4. Что такое технологическая повреждаемость?

Повреждения металла при его обработке, не выявленные при контроле за технологическим процессом, могут существенно понизить работоспособность деталей. В качестве примера рассмотрим изменение состава поверхностного слоя и наклеп.

Обеднение поверхностного слоя штамповок (например, турбинных лопаток) хромом происходит во время их нагрева под штамповку или термическую обработку. Обедненный хромом поверхностный слой может образоваться и в случае производства лопаток методом литья из-за малых припусков на механическую обработку, когда термическая обработка осуществляется без применения контролируемых атмосфер или вакуума. Глубина такого слоя может достигать 2 мм. Характеристики прочности этого слоя будут пониженными.

Другой пример изменения состава поверхностного слоя – науглероживание поверхностного слоя труб из хромоникелевой стали типа Х18Н10 при их волочении с использованием графитовой смазки приводит к снижению коррозионной стойкости.

Наклеп поверхностного слоя вызывает остаточные напряжения. В малопластичных материалах в наклепанном слое в процессе эксплуатации могут образоваться трещины.

Металлургические дефекты (трещины, закаты), не обнаруженные потребителем, могут служить причиной увеличения эксплуатационной повреждаемости. Завод-изготовитель энергетического оборудования должен быть уверен в отсутствии дефектов. С этой целью на предприятии должна быть разработана система контроля качества продукции, предусматривающая обнаружение металлургических дефектов и технологических повреждений, допущенных поставщиком или самим предприятием в процессе изготовления изделий. Для этой цели предусматривают методы макро- и микроанализа, а также дефектоскопии.

5. Что такое длительная пластичность?

Длительная пластичность (деформационная способность) характеризуется критической температурой хрупкости (порогом хладоломкости).

Критическая температура хрупкости (порог хладоломкости) – температура, при которой металл переходит из вязкого состояния в хрупкое.

Факторы, определяющие порог хладоломкости:

1. Формы и размеры изделия;

2. Скорость деформации;

3. Напряженное состояние изделия;

4. Температура.

6. Проанализировать жаростойкость низкоуглеродистой стали (марку сплава студенты выбирают самостоятельно) и пути ее повышения. Рассмотреть условия работы изделия из такого материала, определяя физические, химические и технологические его свойства.

Выбрана низкоуглеродистую сталь марки 12Х1МФ, чтобы изучить на её примере жаростойкость и возможность её повышения, потому что данная марка стали используется в установках, работающих при высоких температурах (для 585° С).

Сталь перлитного класса. Рекомендуемая температура применения до 570-585 °С; Температура интенсивного окалинообразования 600 °С; срок работы - более 10000 ч.

Для труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; поковок для паровых котлов и паропроводов; деталей цилиндров газовых турбин; для изготовления деталей, работающих при температуре 540-580 °С.

Методы повышения:

1. Жаростойкость железа и стали можно повысить легированием хромом, алюминием и кремнием. Наибольшее распространение при объемном и поверхностном легировании железа и сталей получил хром, содержание которого доходит до 30%. С увеличением содержания хрома в стали, а также с ростом температуры, выдержки и уменьшением парциального давления окислителя содержание хрома в оксиде растет. Легированные оксиды железа заменяются оксидами хрома, что ведет к повышению жаростойкости. Низкоуглеродистая сталь при большом содержании хрома приобретает однофазную ферритную структуру. В процессе длительной работы при высоких температурах кристаллы феррита растут, что сопровождается понижением сопротивления ударным нагрузкам - снижается ударная вязкость. Для предотвращения такого охрупчивания сталь дополнительно легируют карбидообразующими элементами (например, титаном). Карбиды затрудняют рост зерна феррита.

Таким образом, для повышения жаростойкости низкоуглеродистой стали марки 12Х1МФ следует увеличить процент её легирования хромом и дополнительно легировать титаном.

А для дополнительной защиты поверхности изделия от коррозии, окалинообразования и износа, его подвергают газовому диффузионному хромированию. На малоуглеродистых сталях можно получать коррозионностойкий слой хрома.

2. Также для повышения жаростойкости необходимо провести подготовку поверхности изделия – обеспечение минимально возможной шероховатости, а именно полировку. Для этого прибегнем к помощи электролитной плазмы.

Электрохимическое полирование представляет собой процесс, который характеризуется химическими реакциями между обрабатываемым изделием и электролитом под действием электрического тока. Эта процедура приводит к уменьшению шероховатости и возникновению зеркального блеска.