книги из ГПНТБ / Рытвин Е.И. Платиновые металлы и сплавы в производстве стеклянного волокна [учеб. пособие]

Зависимость показателен жаропрочности от скорости охлаждения сплава Пл.ПдРдРу-25—10—1,5 отличается от соответствующих зависимостей, наблюдавшихся для двойных платинородиевых сплавов. По-видимому, про­ цессы возникновения химической мпкронеоднородиости в сплаве ПлПдРдРу-25—10—1,5 протекают более слож­ но, чем в сравнительно простых двойных сплавах систе­ мы платина — родии. Но следует учитывать, что па ха­ рактер ползучести и разрушения образцов сплава ПлПдРдРу-25—10—1,5 могут оказывать влияние про­ цессы сегрегации примесей и наличие окисных пленок по границам зерен, так как при легировании платинового сплава палладием и рутением количество примесей, как правило, возрастает, а вероятность образования окислов увеличивается.

Для повышения характеристик жаропрочности плати­ новых сплавов необходимо правильно выбирать опти­ мальные скорости охлаждения слитков в интервале кри­ сталлизации и применять отжиг-гомогенизацию.

Влияние режимов предварительной деформации и термической обработки на структуру и показатели

жаропрочности платиновых сплавов4'

В результате исследований многих сплавов получены важные практические данные, связывающие режимы де­ формации и термической обработки со структурой и жа­ ропрочностью при температурах, не превышающих 0,6— 0,7 Тцл- Соответствующие зависимости установлены и

сплава ПлРд-7, характеризующая зависимость размера зерна от степени предварительной деформации и темпе­ ратуры отжига. При сравнительно небольших степенях деформации (до 20%) размер зерна существенно зави­ сит от температуры отжига, особенно при нагреве выше

152

наблюдается при, минимальной степени деформации и максимальной температуре отжига, равной 1600— 1700°С. С увеличением степени деформации более 20% влияние температуры отжига па рост зерен при рекри­ сталлизации сплава ПлРд-7 заметно ослабевает.

Процесс рекристаллизации металлов и сплавов су­ щественно зависит от содержания в них примесей, от

Рис. 64. Диаграмма рекристаллизации платннородиевого сплава

исходной структуры заготовки и условий ее обработки. Поэтому показанная на рис. 64 диаграмма рекристалли­ зации сплава ПлРд-7 может быть использована лишь для общей оценки влияния степени деформации и темпе­ ратуры отжига на размер зерна. Однако отмеченный ха­ рактер зависимости размера зерна от степени предвари­ тельной деформации и температуры отжига остается практически неизменным при различных методах плавки, получения образцов и продолжительности их выдержки при отжиге.

153

В некоторой степени похожий характер зависимости рассматриваемых параметров наблюдается на диаграм­ ме рекристаллизации сплава ПлПдРдРу-25—10—1,5 (рис. 65). При больших степенях деформации (40% и более) на образцах, отожженных при температурах ни­ же 800 °С или вообще неотожжеішых, зерна искажены и вытянуты в направлении прокатки (рис. 66,а). При температуре отжига 800 °С появляются отдельные рекри-

Рис. 65. Диаграмма рекристаллизации сплава ПлПдРдРу-25—10—1,5; гомогенизация при 1550 °С—-15 ч; ковка при 1500—1000 °С до 10 мм; промежуточный отжиг при прокатке 1400 РС—2 ч; окончательная прокатка

до 0,7 мм и отжиг 2 ч.

№50

--/ ■№00Л Ѵіш

//ЗОО |!>

текает собирательная рекристаллизация (рис. 66,г). При малых степенях деформации (5—20%) наблю­

дается иной характер микроструктуры образцов. Зерна при деформации существенно не искажаются, новые зер­ на после отжига при 900 °С не возникают (рис. 67, а, б). При высоких температурах отжига (1600—1650 °С) про­ исходит сильный рост зерен (рис. 67, в ) . Чтобы оценить температуры отжига, при которых устраняются следы деформации обработки, можно воспользоваться графи­ ком зависимости твердости от температуры отжига

154

t

тельные резервы улучшения свойств этих сплавов. Уста­ новив'оптрмалыіріе режимы кристаллизации ц обработки

150

300 г

Рис. 68. Зависимость твердости сплава ПлПдРдРу-25—10—1,5 от температуры отжига после деформации на 5% (/); 10% (2); 20% (3)\

40% (4) и 80% (5).

Степень деформации, %

сплавов платиновых металлов, можно на десятки про­ центов увеличить продолжительность их работы в стек­ лоплавильных сосудах.

157

Влияние циклически изменяющейся температуры на свойства платиновых сплавов

Эксплуатация платиновых сплавов в стеклоплавиль­ ных сосудах всегда связана с периодическим колебанием температуры во времени. В зависимости от схемы загруз­ ки стеклянных шариков и особенностей конструкции стеклоплавильной установки может изменяться период времени между этими колебаниями (от десятков до со­ тен секунд) и величина перепада температур (от ±10 до ±30°С) в интервале от -—'1300 до ~1400°С. Сведе­ ния об изменении структуры и свойств платиновых спла­ вов в условиях циклически изменяющихся температур представляют большой практический интерес. Много­ кратный циклический нагрев и охлаждение получили на­

ц. т. о. При циклической термообработке за счет терми­ ческого расширения возникают напряжения. О величи­ не термических напряжений а и их зависимости от со­ става сплава в первом приближении можно судить по приведенной выше формуле Тимошенко (см. с. 13), справедливой только для области упругих (обратимых) деформаций и включающей значения физических пока­ зателей при комнатной температуре.

Одним из характерных результатов ц. т. о. является необратимое изменение размеров образцов металлов с кубической решеткой. Степень изменения размеров об­ разцов зависит, главным образом, от возникающих тер­ мических напряжений и сопротивляемости металла пластическим деформациям. Если не ограничивать де­ формации образца, накопление пластических деформа­ ций под действием термических напряжений выражается в приращении его длины. Если же образец жестко зажат и его деформация в продольном направлении ограниче­ на, могут возникать дополнительные напряжения, за счет которых происходят поперечные деформации, микро- и макро-изгибы или даже образуются трещины. Число повторяющихся циклов изменения температуры, которое может выдержать металл -до разрушения -(до образова­ ния трещины или достижения определенного ее размера) при заданных условиях испытания, характеризует его

.158

сопротивление термической усталости, пли термостой­ кость.

Закономерность изменения (увеличения) размера об­ разцов из металлов с ГЦК-решеткоп (алюминия, никеля, сс-латуни, медноникелевых и платинородиевых сплавов) при многократном циклическом нагреве и охлаждении исследована при градиенте температур в несколько сот градусов*.

Сопротивление действию ц. т. о. и термической уста­ лости платиновых сплавов, применяемых в сосудах, пра­ вильнее оценивать при градиенте температур ( ± 10)— (±30) °С. Ниже показано изменение размера образцов (130X2X0,8 мм) платиновых сплавов, подвергнутых ц.т.о. в течение 100 ч (без ограничения деформации) в двух режимах**:

Режим ц. т. о. Относительное удлинение (в 96) сплавов ПлПд-25 ПлРд-7 ПлПдРд*15—5

Как следует из приведенных данных, 100-часовой на­ грев сплавов в режиме 1300±15°С вызывает большую остаточную деформацию, чем нагрев при 1300±2°С. Ре­ зультатом циклической термообработки платиновых сплавов других составов при 1375±25°С и продолжи­ тельности цикла 4 мин также является изменение длины образцов с размерами рабочей части 57X5X0,5 мм.

159

Линейные изменения размеров при циклической тер­ мообработке рассматриваемых сплавов сопровождаются смещением зерен относительно друг друга и уширением границ между ними.

Ниже приведены значения межзеренного смещения платиновых сплавов после предварительного нагрева в различных режимах:

Об изменении ширины границ зерен платиновых сплавов после различной предварительной термообра­ ботки можно судить по приведенным ниже данным:

Уширение границ зерен и межзеренные смещения, прогрессирующие под действием ц. т. о., могут предшест­ вовать разрушению платиновых сплавов; для сплавов, содержащих палладий, характерны большие абсолют­ ные значения межзеренного смещения и ширины границ зерен. По-видимому, при температурах 1375—1450 °С в палладийсодержащих сплавах имеет место большая травимость границ зерен вследствие избирательного испаре­ ния палладия. Ослабление межзеренных границ и межзеренные смещения должны были бы приводить к сни­ жению характеристик жаропрочности платиновых спла­ вов. Однако экспериментальные данные свидетельствуют о том, что ускоренного разрушения при ползучести спла­ вов, предварительно подвергнутых ~ 150-часовому воз­ действию ц. т. о., не происходит.

Ниже приведены данные о влиянии ц. т. о. на характе­ ристики жаропрочности образцов платиновых сплавов

160