- •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»
4.1.2 Феритні хромисті та хромоалюмінієві сталі
До цієї групи сталей віднесені високохромисті сталі на основі 13…28 % Cr, які при достатньо низькому вмісті вуглецю або легуванні їх феритостабілізаторами мають однофазну феритну структуру. Ці сталі використовують для виготовлення теплообмінників, деталей апаратури хімічних виробництв, пічного обладнання та інших виробів, які не зазнають значних навантажень та працюють при високих температурах тривалий час.
Хромоалюмінієві сталі головним чином використовують у вигляді стрічки та дроту для нагрівальних елементів побутових приладів, печей, реостатів та окалиностійких труб та арматури. Вони мають високий електричний опір в широкому інтервалі температур. Для збереження в сталях однофазної феритної структури необхідно достатньо суворо витримувати співвідношення аустеніто- та феритостабілізаторів. Щоб визначити границі мінімального вмісту хрому в цих сталях, можна скористатися такою формулою:
Crекв= %Cr+4 %Si−22 %C−0,5 %Mn−1,5 %Ni−30 %N.
Метою легування сталей цього типу є підвищення жаростійкості завдяки введенню таких елементів, як алюміній та кремній, а також зв’язування вуглецю в спеціальні карбіди такими елементами, як Ti, Nb, Mo, Zr, що перешкоджає збідненню твердого розчину на хром та запобігає надлишковому росту зерна при нагріванні. Ефективність дії карбідоутворювачів проявляється тоді, коли увесь вуглець зв’язується в спеціальні карбіди.
Введення кремнію в високохромисті жаростійкі сталі призводе до різкого збільшення схильності сталі до росту зерна; кремній поліпшує їх ливарні властивості та зварюваність, підвищує жаростійкість, особливо в середовищах із підвищеним вмістом сірки.
Сталі феритного класу володіють невисокою міцністю та жароміцністю, а також високою пластичністю та задовільними технологічними властивостями.
Вироби з хромоалюмінієвих сталей (вміст Аl від 3,5 до 5,8 %) є стійкими в атмосфері повітря, в середовищі сірчаних газів, але різко втрачають працездатність в відновлювальних середовищах, що містять окис вуглецю, пари води та середовищах, що містять хлор. При тривалій роботі в середовищах, що містять азот, утворюються нітриди алюмінію, що є стійкими до високих температур та не мають шкідливого впливу на властивості сталей.
Хромисті та хромоалюмінієві сталі мають значний недолік: вони можуть окрихчуватися в процесах технологічних нагрівань та тривалих витримок при підвищених температурах під час експлуатації. В них можлива крихкість 450…500 °С («крихкість 475 °С»), крихкість при 600…800 °С, (у зв’язку з утворенням σ-фази) та крихкість через утворення надмірно крупних зерен, наприклад, при зварюванні.
Крихкість хромистих сталей важко, а часто й неможливо усунути подальшою обробкою, що суттєво звужує можливості їх практичного використання та створює технологічні обмеження.
В таблиці 4.1 показано приклади жаростійких сталей феритного класу, галузі їх використання, а також гранична температура експлуатації, вище якої сплав не повинний нагріватися при роботі для запобігання швидкого окислення [1].