Жаропрочные материалы
Применение
•Реакторы и трубопроводы
•Лопатки турбин двигателей
•Печи, котлы
•Клапаны выхлопа двигателей внутреннего сгорания
2
Определение
Жаропрочность - это способность материалов выдерживать высокие механические нагрузки в процессе работы при температурах, начиная от и
Критерии жаропрочности:
•предел ползучести
•предел длительной прочности
3
Предел ползучести
- это напряжение, под действием которого материал деформируется на определённую величину за определённое время при заданной температуре
4
Предел длительной прочности
- это напряжение, вызывающее разрушение материала при заданной температуре за определённое время
5
Повышение жаропрочности
•Высокая прочность межатомной связи
•Высокая температура рекристаллизации
•Легирование
•Замедление процессов диффузии
•Образование карбидных или интерметаллидных фаз
•Крупные зёрна твёрдого раствора
6
Жаропрочные стали
Перлитные |
Мартенситные |
500 – 550 |
600 – 620 |
паропроводы |
детали энергетического оборудования |
пароперегреватели |
(лопатки, диафрагмы, роторы) |
0,12 – 0,25% C + Cr, Mo, V |
до 0,15% C + Cr, Mo, V, Ni, Si, W |
12XIM, 25X2M1Ф |
15Х11МФ, 15Х12ВНМФ |
Аустенитные
600 – 700
детали газовых турбин, клапаны дизельных двигателей
до 0,15% C + Cr, Ni, Ti, B, Mo
12Х18Н10Т, 09Х14Н19В2БР
7
Жаропрочные сплавы на основе Ni и Co
Нимоники |
Сплавы на основе Co |
650 – 850 |
600 – 620 |
газовые турбины |
лопатки и камеры сгорания |
нефтехимические установки |
газовых турбин |
Ni + Ti, Al, Mo, W |
Co + Ni, Cr, W, Mo, Nb, Ti, V |
ХН77ТЮР |
ЭИ416 |
8
Жаропрочные сплавы на основе Al, Mg, Ti
• Используются в авиационной и космической промышленности
На основе Al |
На основе Mg |
На основе Ti |
до 300 |
250 - 350 |
до 500 |
коррозионная стойкость |
высокая прочность |
коррозионная стойкость |
высокая теплопроводность |
обрабатываются резанием |
устойчивы при вибрации |
электрическая проводимость |
хорошо свариваются |
и длительных нагрузках |
Al + Fe, Ni, Co |
Mg – редкоземельный металл - Zr |
Ti + Al, Mo, Si |
АК4-1, Д20 |
МА12, МЛ11 |
ВТ3-1, ВТ6 |
9
Тугоплавкие металлы и сплавы
на основе молибдена – 1300-1400°C (ВМ1) тантала – до 2000°C (TАВ-10) вольфрама – до 2000-2200°C (ВМЦ)
+термостойкость
+механическая прочность
+химическая стойкость
-низкая жаростойкость (окисляются)
-труднообрабатываемые
-высокая стоимость
10