- •О. В. Климов, ю. І. Кононенко, в. Л. Грешта сталі та сплави з особливими властивостями
- •1 Визначення структурних класів заданих марок легованих сталей з використанням діаграм рівноваги та перетворення переохолодженого аустеніту
- •1.1 Вплив легувальних елементів на структуру сталі
- •1.2 Класифікація легованих сталей
- •2 Зносостійкі матеріали
- •2.1 Види зносу та шляхи підвищення зносостійкості
- •2.2 Матеріали з високою твердістю поверхні
- •2.2.1 Матеріали, стійкі до абразивного зносу
- •2.2.2 Матеріали з високим опором зносу від втоми
- •2.2.3 Графітизовані сталі
- •2.2.4 Матеріали стійкі до зносу в умовах високого тиску та ударних навантажень
- •2.3 Антифрикційні матеріали
- •2.4 Фрикційні матеріали
- •3 Корозійностійкі матеріали
- •3.1 Види та механізми корозії
- •3.2 Корозійностійкі матеріали
- •3.2.1 Атмосферокорозійностійкі низьколеговані сталі (акс)
- •3.2.2 Корозійностійкі сталі (кс)
- •3.2.2.1 Особливості хімічного складу та структури неіржавіючих сталей
- •3.2.2.2 Крихкість корозійностійких сталей
- •3.2.2.3 Корозійностійкі сталі, що підлягають термічному зміцненню
- •3.2.2.4 Корозійностійкі сталі, які не зміцнюються термічною обробкою
- •3.2.3 Сплави на залізонікелевій та нікелевій основі
- •3.2.4 Титан та його сплави
- •3.2.5 Алюміній та його сплави
- •3.2.6 Мідь та її сплави
- •3.2.7 Тугоплавкі метали
- •3.2.8 Благородні метали
- •3.2.9 Неметалеві матеріали
- •4 Матеріали стійкі до впливу температури та зовнішнього робочого середовища
- •4.1 Жаростійкі матеріали
- •4.1.1 Принципи легування жаростійких сталей
- •4.1.2 Феритні хромисті та хромоалюмінієві сталі
- •4.1.3 Мартенситні та мартенсито-феритні хромокремнієві сталі
- •4.1.4 Аустенітні сталі та сплави на залізонікелевій та нікелевій основі
- •4.1.5 Інші матеріали
- •4.2 Жароміцні матеріали
- •4.2.1 Особливості хімічного складу та структури жароміцних матеріалів
- •4.2.2 Класифікація жароміцних матеріалів
- •4.2.3 Помірно жароміцні сталі перлітного та мартенситного класів
- •4.2.3.1 Перлітні сталі
- •4.2.3.2 Хромисті сталі мартенситного та мартенсито-феритного класу
- •4.2.4 Жароміцні сталі аустенітного класу
- •4.2.4.1 Гомогенні сталі
- •4.2.4.2 Сталі з карбідним зміцненням
- •4.2.4.3 Сталі з інтерметалідним зміцненням
- •4.2.5 Жароміцні сплави на залізонікелевій та нікелевій основі
- •4.2.5.1 Залізонікелеві сплави
- •4.2.5.2 Сплави на нікелевій основі
- •4.2.6 Жароміцні сплави на основі кобальту
- •4.2.7 Інші матеріали
- •4.2.7.1 Помірно жароміцні матеріали
- •4.2.7.2 Жароміцні сплави на основі важкотопких елементів
- •4.2.7.3 Композиційні жароміцні матеріали
- •4.3 Холодостійкі матеріали
- •4.3.1 Критерії холодостійких матеріалів
- •4.3.2 Холодостійкі сталі
- •4.3.2.1 Холодостійкі сталі кліматичного холоду
- •4.3.2.2 Сталі для кріогенної техніки
- •4.3.2.2.1 Аустенітні сталі
- •4.3.2.2.2 Нікелеві низьковуглецеві сталі
- •4.3.2.3 Ливарні сталі
- •4.3.3 Залізонікелеві сплави
- •4.3.4 Сплави кольорових металів для кріогенної техніки
- •4.3.4.1 Алюміній та його сплави
- •4.3.4.2 Титан та його сплави
- •4.3.4.3 Мідь та її сплави
- •4.3.5 Холодостійкі неметалеві матеріали
- •5 Матеріали з особливими фізичними властивостями
- •5.1 Провідникові матеріали
- •5.1.1 Електричні властивості провідникових матеріалів
- •5.1.2 Провідникові матеріали
- •5.1.2.1 Метали та сплави з високою провідністю
- •5.1.2.2 Припої
- •5.1.2.3 Надпровідники
- •5.1.2.4 Контактні матеріали
- •5.1.2.5 Сплави з підвищеним електричним опором
- •5.1.2.6 Матеріали для термопар
- •5.2 Матеріали з особливими магнітними властивостями
- •5.2.1 Особливості процесів намагнічування матеріалів у зовнішньому магнітному полі
- •5.2.2 Магнітом’які матеріали
- •5.2.2.1 Низькочастотні магнітом’які матеріали
- •5.2.2.2 Високочастотні магнітом’які матеріали
- •5.2.3 Магнітотверді матеріали
- •5.3 Сплави з особливими тепловими властивостями
- •5.3.1 Сплави з заданим температурним коефіцієнтом лінійного розширення
- •5.3.2 Сплави з заданим температурним коефіцієнтом модуля пружності
- •5.4 Матеріали з ефектом пам’яті форми
- •5.4.1 Механізм ефекту пам’яті форми
- •5.4.2 Сплави з ефектом пам’яті форми
- •5.4.3 Застосування сплавів з ефектом пам’яті форми
- •5.5 Радіаційностійкі матеріали
- •5.5.1 Радіаційні дефекти та властивості матеріалів
- •5.5.2 Основні компоненти сучасного ядерного реактору
- •5.5.3 Радіаційностійкі матеріали
- •Література
- •6.050403 «Інженерне матеріалознавство»
Запорізький національний технічний університет
О. В. Климов, ю. І. Кононенко, в. Л. Грешта сталі та сплави з особливими властивостями
Навчальний посібник
Запоріжжя 2014
УДК 669.1
ББК 34.206
К49
Рекомендовано до друку вченою радою Запорізького національного технічного університету як навчальний посібник з дисципліни «Сталі та сплави з особливими властивостями»
(протокол № 2 від 06.10.2014 р.)
Колектив авторів:
Грешта В.Л. – 3, 5 розділи; Климов О.В. – 1, 2 розділи;
Кононенко Ю.І. – 4 розділ
Рецензенти:
Міщенко В.Г. – д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри «Прикладна фізика» Запорізького національного університету;
Спектор Я.І. – канд. техн. наук, завідувач лабораторії фізичного металознавства УкрНДІ СпецСталь
К49 |
Климов О.В. Сталі та сплави з особливими властивостями : навчальний посібник / О. В. Климов, Ю. І. Кононенко, В. Л. Грешта. – Запоріжжя : ЗНТУ, 2014. –315 с. ISBN 978-617-529-121-4 В посібнику викладено систематизовані та узагальнені відомості по сталям та сплавам з особливими властивостями. Наведено основні дані щодо закономірностей структуроутворення під впливом легувальних елементів у різних групах матеріалів на стадіях їх виготовлення та під час термічної обробки, залежності властивостей матеріалів від складу структури та умов експлуатації виробів; методи зміцнення матеріалів для забезпечення оптимальних експлуатаційних властивостей. Посібник призначений для студентів вищих навчальних закладів, які вивчають курси «Сталі та сплави з особливими властивостями», «Спеціальні сталі та стопи в газотурбобудуванні», «Функціональне призначення матеріалів ГТУ в енергетиці» та інші подібні спеціальні дисципліни. УДК 669.1 ББК 34.206 |
ISBN 978-617-529-121-4 © Запорізький національний
технічний університет (ЗНТУ), 2014
© О. В. Климов, Ю. І. Кононенко,
В. Л. Грешта, 2014
ЗМІСТ
ВСТУП |
6 |
1 ВИЗНАЧЕННЯ СТРУКТУРНИХ КЛАСІВ ЗАДАНИХ МАРОК ЛЕГОВАНИХ СТАЛЕЙ З ВИКОРИСТАННЯМ ДІАГРАМ РІВНОВАГИ ТА ПЕРЕТВОРЕННЯ ПЕРЕОХОЛОДЖЕНОГО АУСТЕНІТУ |
7 |
1.1 Вплив легувальних елементів на структуру сталі |
7 |
1.2 Класифікація легованих сталей |
12 |
2 ЗНОСОСТІЙКІ МАТЕРІАЛИ |
17 |
2.1 Види зносу та шляхи підвищення зносостійкості |
17 |
2.2 Матеріали з високою твердістю поверхні |
26 |
2.2.1 Матеріали, стійкі до абразивного зносу |
29 |
2.2.2 Матеріали з високим опором зносу від втоми |
30 |
2.2.3 Графітизовані сталі |
32 |
2.2.4 Матеріали стійкі до зносу в умовах високого тиску та ударних навантажень |
34 |
2.3 Антифрикційні матеріали |
36 |
2.4 Фрикційні матеріали |
42 |
3 КОРОЗІЙНОСТІЙКІ МАТЕРІАЛИ |
43 |
3.1 Види та механізми корозії |
43 |
3.2 Корозійностійкі матеріали |
48 |
3.2.1 Атмосферокорозійностійкі низьколеговані сталі (АКС) |
48 |
3.2.2 Корозійностійкі сталі (КС) |
48 |
3.2.3 Сплави на залізонікелевій та нікелевій основі |
78 |
3.2.4 Титан та його сплави |
80 |
3.2.5 Алюміній та його сплави |
81 |
3.2.6 Мідь та її сплави |
82 |
3.2.7 Тугоплавкі метали |
84 |
3.2.8 Благородні метали |
84 |
3.2.9 Неметалеві матеріали |
85 |
4 МАТЕРІАЛИ СТІЙКІ ДО ВПЛИВУ ТЕМПЕРАТУРИ ТА ЗОВНІШНЬОГО РОБОЧОГО СЕРЕДОВИЩА |
87 |
4.1 Жаростійкі матеріали |
87 |
4.1.1 Принципи легування жаростійких сталей |
92 |
4.1.2 Феритні хромисті та хромоалюмінієві сталі |
96 |
4.1.3 Мартенситні та мартенсито-феритні хромокремнієві сталі |
97 |
4.1.4 Аустенітні сталі та сплави на залізонікелевій та нікелевій основі |
107 |
4.1.5 Інші матеріали |
110 |
4.2 Жароміцні матеріали |
115 |
4.2.1 Особливості хімічного складу та структури жароміцних матеріалів |
118 |
4.2.2 Класифікація жароміцних матеріалів |
129 |
4.2.3 Помірно жароміцні сталі перлітного та мартенситного класів |
130 |
4.2.4 Жароміцні сталі аустенітного класу |
147 |
4.2.5 Жароміцні сплави на залізонікелевій та нікелевій основі |
158 |
4.2.6 Жароміцні сплави на основі кобальту |
176 |
4.2.7 Інші матеріали |
178 |
4.3 Холодостійкі матеріали |
187 |
4.3.1 Критерії холодостійких матеріалів |
188 |
4.3.2 Холодостійкі сталі |
194 |
4.3.3 Залізонікелеві сплави |
215 |
4.3.4 Сплави кольорових металів для кріогенної техніки |
215 |
4.3.5 Холодостійкі неметалеві матеріали |
223 |
5 МАТЕРІАЛИ З ОСОБЛИВИМИ ФІЗИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ |
224 |
5.1 Провідникові матеріали |
224 |
5.1.1 Електричні властивості провідникових матеріалів |
224 |
5.1.2 Провідникові матеріали |
230 |
5.2 Матеріали з особливими магнітними властивостями |
245 |
5.2.1 Особливості процесів намагнічування матеріалів у зовнішньому магнітному полі |
249 |
5.2.2 Магнітом’які матеріали |
254 |
5.2.3 Магнітотверді матеріали |
262 |
5.3 Сплави з особливими тепловими властивостями |
270 |
5.3.1 Сплави з заданим температурним коефіцієнтом лінійного розширення |
272 |
5.3.2 Сплави з заданим температурним коефіцієнтом модуля пружності |
276 |
5.4 Матеріали з ефектом пам’яті форми |
281 |
5.4.1 Механізм ефекту пам’яті форми |
281 |
5.4.2 Сплави з ефектом пам’яті форми |
286 |
5.4.3 Застосування сплавів з ефектом пам’яті форми |
289 |
5.5 Радіаційностійкі матеріали |
292 |
5.5.1 Радіаційні дефекти та властивості матеріалів |
292 |
5.5.2 Основні компоненти сучасного ядерного реактору |
298 |
5.5.3 Радіаційностійкі матеріали |
301 |
ЛІТЕРАТУРА |
313 |
ВСТУП
Метою викладання дисципліни «Сталі та сплави з особливими властивостями» є вивчення матеріалів з особливими властивостями та придбання навичок у формуванні інформації щодо їх властивостей, вирішення практичних питань, пов’язаних із вибором матеріалу та найбільш раціональних варіантів їх термічного оброблення.
В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:
- закономірності структуроутворення під впливом легувальних елементів у різних групах матеріалів на стадіях їх виготовлення та під час термообробки;
- залежності властивостей матеріалів від складу, структури та умов експлуатації виробів;
- методи зміцнення матеріалів для забезпечення оптимальних експлуатаційних властивостей.
Студент повинен навчитися:
- класифікувати матеріали за призначенням, структурою в рівноваговому та нормалізованому станах;
- кваліфіковано прогнозувати структурні зміни на стадіях виготовлення виробів для забезпечення необхідного рівня механічних та експлуатаційних властивостей.