Тема 2.6 Материалы с высокой удельной прочностью

Студент должен:

знать: структуру и свойства титановых сплавов; особенности

термической обработки титановых сплавов; маркировку и свойства промышленных титановых сплавов; структуру и свойства бериллиевых сплавов.

Титан и сплавы на его основе; свойства титана, общая характеристика и классификация титановых сплавов; особенности обработки. Бериллий и сплавы на его основе; общая характеристика, классификация, применение бериллиевых сплавов: особенности обработки.

Литература: 3. с. 157... 182; 4, с. 378...406; 7, с. 124... 132.

Методические указания

Титановые сплавы находят все большее применение в современной технике благодаря высоким механическим и технологическим свойствам, хорошей сопротивляемости коррозии и малой плотности. В зависимости от легирующих элементов титановые сплавы могут быть однофазные и двухфазные. Однофазные сплавы, как всегда, упрочняются только обработкой давлением (наклепом), двухфазные - термической обработкой. Они, как и алюминиевые, приобретают прочность не сразу после закалки, а при последующем отпуске. Меняя температуру отпуска, можно в широких пределах изменять их свойства. Титановые сплавы подвергаются и химико-термической обработке. О титановых сплавах говорят: легкие, как алюминий, и прочные, как сталь. Чаще всего их применяют для деталей, которые раньше изготовлялись из дюралюминия или из нержавеющих хромоникелевых сплавов. Титановые сплавы примерно в 2,5 раза прочнее дюралюминия, плотность их больше примерно в 1,6 раза, поэтому применение титановых сплавов вместо алюминиевых на нагруженные детали позволяет уменьшить габариты и массу конструкции. Прочность и жаропрочность титановых сплавов близка к стали, поэтому, заменяя нержавеющие хромоникелевые стали титановыми, получают большой выигрыш в массе конструкции. Выпишите в конспект несколько марок бериллиевых и титановых сплавов, укажите их свойства и область применения.

Вопросы для самоконтроля

Основные свойства титановых сплавов?

Какой термической обработке подвергаются титановые сплавы?

Почему детали из титановых сплавов получаются легче алюминиевых?

Приведите марки бериллиевых сплавов; особенности обработки.

Тема 2.7 Материалы, устойчивые к воздействию температуры и рабочей среды

Студент должен:

знать: особенности процессов химической и электрохимической

коррозии; основные способы защиты деталей машин и конструкций от коррозии; особенности химического состава и свойств коррозиоинно-стойких материалов; понятия и критерии жаропрочности и жаростойкости металлов; влияние облучения на механические свойства и коррозионную стойкость металлов и сплавов.

Коррозионно-стойкие материалы, коррозионно-стойкие покрытия. Жаростойкие материалы. Жаропрочные материалы. Хладостойкие материалы. Радиационно-стойкие материалы.

Литература: 3, с. 135... 138, 131... 144; 7, с. 142..145.

Методические указания

Прежде всего разберите сущность процессов, протекающих при химической и электрохимической коррозии. Особое внимание уделите электрохимической коррозии, так как она наиболее широко распространена. Нужно понять, что для возникновения в металле электрохимической коррозии его не нужно помещать в электролит, так как в воздухе всегда имеются капельки влаги, а в самом металле между фазами возникает большое количество микрогальванических пар, поскольку разные фазы имеют разные электродные потенциалы. Поэтому коррозии значительно лучше сопротивляются чистые металлы и однофазные сплавы.

При изучении видов разрушения от коррозии обратите внимание на внутрикристаллитную коррозию как наиболее опасную. Она может распространяться глубоко внутрь металла, почти не вызывая внешних изменений детали. Деталь не выдерживает механические нагрузки, что может вызвать внезапное разрушение и явиться причиной серьезных аварий.

Изучая способы защиты от коррозии, нужно отчетливо представлять, какое огромное народнохозяйственное значение имеет предохранение металлов от коррозии.

Разбирая отдельные способы защиты, обязательно нужно обращать внимание на то, какой способ защиты при каких условиях работы деталей наиболее целесообразно применять, потому что один и тот же способ, надежно предохраняющий деталь от коррозии при одних условиях работы, при других условиях не только не предохраняет от коррозии, но способствует ускоренному разрушению детали.

Металлические покрытия следует рассматривать с электрохимической точки зрения, т. е. в каких случаях основной металл является анодом, а покрытие - катодом и наоборот. Нужно знать, что если деталь во время работы может подвергаться механическим воздействиям и на покрытии могут возникать повреждения, то лучше применять анодные покрытия. Перед нанесением металлического покрытия основной металл должен быть хорошо очищен и обезжирен механическим и химическим путем.

Нужно знать способы химической защиты, технологию образования окисных пленок, способы механической защиты, покрытие металлов лаками и красками. Нужно знать разницу между электрохимической, химической и механической защитой от коррозии.

Выпишите в конспект основные способы защиты от коррозии и область применения каждого способа.

При изучении нержавеющих сталей всегда нужно обращать внимание на содержание в ней углерода и связывать их свойства со структурой. Однофазные сплавы значительно лучше сопротивляются коррозии, чем многофазные, поэтому чем меньше в стали углерода, тем лучше она сопротивляется коррозии. Внимательно разберите термическую обработку этих сталей. Цель закалки ряда низкоуглеродистых нержавеющих сталей - увеличение не прочности (прочность при закалке не увеличивается, так как у них нет превращений в твердом состоянии), а сопротивления коррозии, так как при нагреве карбиды переходят в твердый раствор, при резком охлаждении не успевают выделиться и поэтому получается однофазная структура. Прочность сталей типа 1Х18Н10Т достигается нагартовкой, то есть в результате холодной пластической

деформации.

Разбирая окалиностойкие и жаропрочные стали, следует иметь в виду, что это всегда сложнолегированные стали. Окалиностойкость в основном зависит от химического состава, жаропрочность - от многих факторов. Термическая обработка зависит от условий работы деталей.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется коррозией металлов?

2. Какая разница между химической и электрохимической коррозией?

3. При каких условиях возникает химическая коррозия?

4. Какая сталь лучше сопротивляется коррозии: сталь 20 или сталь 60 и почему?

5. Какие металлы наиболее часто применяются для гальванических покрытий?

6. Какие требования предъявляются к металлическим покрытиям?

7. При каких условиях работы целесообразно применять анодную защиту, а при каких - катодную?

8. В чем сущность оксидирования стали?

9. Какая разница между электрохимической, химической и механической защитой от коррозии?

10. Расшифруйте марки сталей 12X13,04Х18Н10,15X28,О9Х14Н16Б, укажите их термическую обработку и область применения.

11. Какие стали называются жаропрочными?

12. Какие стали называются жаростойкими?