13.4. Клапанные стали

Клапанный узел двигателя внутреннего сгорания - ответственный узел, часто определяющий срок службы мотора до ремонта. В особенно тяжелых условиях работают клапаны выхлопа, они подвергаются одновременному воздействию высоких механических нагрузок при высокой температуре (700...900 С) и газовой коррозии в продуктах сгорания. Кроме того, шток клапана работает на износ при повышенных температурах, а его конец не должен сминаться при ударах.

В автомобильных и тракторных моторах небольшой мощности клапаны выпуска изготавливают из сильхромов, которые обладают хорошей жаропрочностью (800...900 С) и стойкостью в среде выхлопных газов.

Клапаны мощных моторов изготовляются из более жаропрочных сталей аустенитного класса - 45Х14Н14В2 и 45Х14Н14В2С3.

Сильхромовые стали относятся к группе сталей мартенситного класса, закаливающихся на воздухе. Для сильхрома 40Х9С2 наилучшие свойства получаются после закалки от 975 С в масле и отпуска при 800 С с последующим сравнительно быстрым охлаждением на воздухе.

13.5. Жаростойкие стали

Комплексное легирование расширяет диапазон рабочих температур жаростойких сталей.

Молибден в сталь Х6М вводится для устранения тепловой хрупкости и для повышения механических свойств, эта сталь способна к самозакаливанию на воздухе, поэтому после каждой операции горячей обработки должна отжигаться при температуре 860 С.

Стали 40Х9С2 и 10Х13СЮ обладают более высокой жаростойкостью и применяются при изготовлении клапанов двигателей внутреннего сгорания и печного оборудования. Наилучшие свойства этих сталей получаются после закалки с 975 С в масле и отпуска при 800 С с последующим быстрым охлаждением на воздухе.

Сталь 08Х17Т относится к ферритному классу и применяется в теплообменниках, при добавках кремния становится стойкой даже в среде горячих топочных газов, богатых серой.

Стали 12Х18Н9Т и 36Х18Н25С2 относятся к аустенитному классу, обладают хорошими технологическими свойствами (пластичны и хорошо свариваются) и повышенной механической прочностью при высоких температурах. Из-за добавки кремния последняя сталь обладает высокой жаростойкостью, особенно в средах с повышенным содержанием серы и применяются для печных конвейеров и других нагруженных деталей, а также для деталей сопл и жаровых труб в газотурбинных установках.

Лекция 14. Стали и сплавы, работающие при низких температурах

14.1. Влияние низких температур на свойства металлов

При охлаждении металлов происходит повышение предела прочности, твердости и снижение показателей пластичности и ударной вязкости, что повышает опасность хрупкого разрушения.

Порог хладноломкости - температура, ниже которой происходит скачкообразное снижение ударной вязкости.

Проблема хрупкого разрушения существенна для материалов, работающих в условиях Крайнего Севера, а также для металлов и сплавов, используемых в технике сверхнизких (криогенных) температур.

14.2. Стали для изделий, работающих при низких климатических температурах

С машинами и металлоконструкциями, работающими в условиях Севера, происходит особенно большое количество аварий. Разрушение деталей в условиях севера, а также зимой в средней полосе происходит потому, что обычные стали имеют недостаточно низкий температурный порог хладноломкости. Поэтому для изделий, работающих в отмеченных условиях, необходимо применение легированных сталей с пониженным значением порога хладноломкости.

Эффективными металлами для работы в условиях севера являются низколегированные малоуглеродистые стали (и др.), которые обладают хорошей свариваемостью и поэтому пригодны для изготовления сварных металлоконструкций. В строительных металлоконструкциях наибольший эффект достигается при использовании термомеханически упрочненного проката.