Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
все вместе (21 05 12)только что делал .doc
Скачиваний:
476
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
25.52 Mб
Скачать

Двс и пути их обеспечения

Процесс ползучести – это увеличение удлинения стали в условиях одновременного воздействия повышенной температуры и напряжений (рис. 3.10). Он состоит из трех стадий: начальной (неустановившейся ползучести) установившейся ползучести и разрушения. Жаропрочные стали должны обеспечить работу деталей на стадии установившейся ползучести; при этом удлинение не должно превышать 0,1 %. Для обеспечения работы в условиях одновременного воздействия на деталь температуры и напряжения стали должны содержать тугоплавкие металлы, которые замедляют диффузионные процессы, упрочняют твердые растворы сталей, а также образуют дисперсные промежуточные фазы (при отпуске или старении), которые также упрочняют стали по механизму дисперсионного упрочнения. Кроме того, в жаропрочных сталях соблюдается баланс феррито - и аустенитообразующих элементов с целью получения определенного структурного класса (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Кривая ползучести

Для длительной работы при температурах до 580ºС и невысоких напряжениях применяют низколегированные стали перлитного класса, для более высоких температур и напряжений, в условиях более агрессивных сред – 12-%-ные хромистые комплексно-легированные стали мартенситного класса. Детали, работающие при температурах 700 - 850ºС и высоких нагрузках, изготавливают из самых жаропрочных сталей – сталей аустенитного класса с различным типом упрочнения (карбидным или интерметаллидным) (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Легирующие элементы жаропрочных сталей различных структурных классов

В зависимости от назначения деталей и условий эксплуатации применяются стали различных систем, интервалов легирования и структурных классов.

Перлитные стали (12Х1МФ, 25Х2М1Ф и др.) предназначены для длительной эксплуатации при температуре 450 – 580°С в атмосфере перегретого пара и невысоких нагрузках и широко применяются в теплоэнергетике для изготовления трубопроводов, паропроводов, деталей паросиловых установок. Для перлитных сталей особенно важна стабильность исходной структуры и свойств, так как изготовленные из них детали теплоэнергетических установок эксплуатируются годами. Это требование стабильности структуры обеспечивается выбором системы легирования сплавов.

По химическому составу они относятся к низкоуглеродистым (0,08–0,15 % С) низколегированным сталям. Основными легирующими элементами являются Мо, Сr и V и их количество не превышает 2–3 %. Молибден упрочняет феррит, а хром и ванадий образуют дисперсные карбиды VC, Cr7C3, выделяющиеся после нормализации при температуре 1000 0С и последующего отпуска при 650 – 750°С в течение 2 – 3 ч.

Перлитные стали высокотехнологичны: они хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии, удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются.

Главными недостатками сталей перлитного класса являются низкая жаростойкость и коррозионная стойкость, так как они содержат не более 5 % хрома. Де­тали из сталей перлитного класса требуют специальных покрытий.

Стали мартенситного класса содержат 12–15 % хрома и являются одновременно коррозионно - стойкими, жаростойкими и жаропрочными. Эти стали с рабочей температурой 450–650ºС имеют две области применения: котлотурбостроение и двигателестроение (детали компрессоров газотурбинных двигателей).

Стали мартенситного класса являются низкоуглеродистыми, содержат от 0,08 до 0,15 % С, а также 12–15 % Сr, молибден, ванадий, ниобий. Стали котлотурбостроения не содержат никель (15Х11МФ), а стали для деталей ГТД, чтобы выдержать сложные механические нагрузки, в том числе ударные, легированы никелем (14Х12Н2В2МФБ), повышающим ударную вязкость.

Термическая обработка сталей состоит в закалке на мартенсит и высоком отпуске при 650–690ºС, во время которого образуются дисперсные карбиды.

Стали мартенситного класса обладают комплексом свойств, благоприятным для использования при повышенных температурах и в сложных условиях нагружения: жаропрочностью, жаростойкостью, высоким пределом выносливости, высокой ударной вязкостью и термостойкостью.