ЛЕГИРОВАННЫЕ ЧУГУНЫ

Легированные элементы (Cr, Mn, W, Mo, V – препятствуют графит; Cu, Ni, Al – способствуют графитизации ) влияют на металлическую основу, размеры и характер графитовых включений.

Различают : Низко (до 2,5 %), средне (2,5…10 %) и высоко (  10 %) легированные чугуны.

По назначению различают :

• износостойкие;

• жаростойкие;

• жаропрочные;

• коррозионно-стойкие;

• антифрикционные.

*ИЗНОСОСТОЙКИЕ ЧУГУНЫ (Ni – 3,5-5,0; Cr – до 0,8 % ; Ti, Cu, W, Mo)

обладают :  износостойкостью (б/смазки);

- абразивостойкостью.

марки : 4Х9Н5, 4Х16М2, 4Х22, 4Х28Д2, 4Н4Х2 и др.

применяют :

- тормозные барабаны автомобилей ;

• детали дробильно-размольн. оборудования ;

• диски сцепления, гильзы цилиндров и др.

*ЖАРОСТОЙКИЕ ЧУГУНЫ 4Х2 (600⁰С), 4Х3 (700⁰С), 4Х16 (900⁰С).

4ЮХШ (650⁰С), 4Ю7Х2 (750⁰С), 4Ю30 (1100⁰С), (чугань).

Изготавливают : - колосники агломерац. машин ;

• химическое оборудование, турбокомпрессоры (600 - 700⁰С);

• детали печного оборудования ;

• ролики прокатных станов и др.

*ЖАРОПРОЧНЫЕ ЧУГУНЫ : 4НМШ, 4Н11Г7Х2Ш, 4Н11Г7Ш (гр. Ш)

Т_э – 500 – 600⁰С. 4Н14Х2Д7 – аустенитный чугун.

применяют : - детали дизелей, компрессоров, газовых турбин и др.

*КОРРОЗИОННО-СТОЙКИЕ ЧУГУНЫ : 4Х1, 4НХТ, 4ХНМД, 4Н2Х

эксплуатируют : в газовой, воздушной и щелочных средах.

применяют: - поршневые кольца ;

• блоки и головки цилиндров ДВС ;

• детали дизелей, компрессоров.

Чугуны 4С13, 4С15, 4С17 - кислото и щелочестойкие (хим. обор.)

4Х28, 4Х34 – Т_э – 1100…1150⁰С, р-ры кислот, щелочей, газов и др.

*АНТИФРИКЦИОННЫЕ ЧУГУНЫ (С4, В4, К4, Cr, Cu, Ni, Ti и др.)

различают : перлитные А4С1, А4С2 и П.-Ф.А4С3 – 50 МПа.

шаровидный графит: А4В-1 (П.) и А4В-2 (Ф.+П.) – Р-120 МПа

ковкие чугуны: А4К-1 и А4К-2.

ЖАРОСТОЙКИЕ И ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ

К жаростойким (окалиностойким) сталям относят металлы, способные сопротивляться окислению в газовой среде при Т500⁰С в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Легированные элементы (Cr, Al, Si) образуют на поверхности плотные оксидные пленки (Cr, Fe)₂О₃, (Al, Fe)₂О₃.

Сильхромы (Cr-Si) – стали мартенситного класса – 40Х9С2.

Применяют при Т_э – 850⁰С (Т_ж.п. до 600⁰С).

Т.о. при Т – 1000-1050⁰С, охл. в М.+В.О. Т – 500 – 540⁰С.

Изготавливают :

- клапаны ДВС.

• детали печного отопления.

Сильхромам (Cr – Al - Si) – 10Х13СЮ (окалиностойка до 950⁰С).

Устойчива в серосодержащих средах, склонна к охрупчиванию.

Ферритная сталь 08Х17Т (жаростойка до 900⁰С).

Область применения – теплообменники.

Аустенитные стали – 12Х18Н9Т и 36Х18Н25С2 (Т_ж.с. – 800 и 1100⁰С):

• высокотехнологичны;

 прочностью.

Применяют : - сопловые аппараты двигателей;

• жаровые трубы в газотурб. установки.

Жаропрочностные стали используются под нагрузкой (в заданном интервале времени) при Т  500⁰С.

Легированные элементы и Т.О. :

•  энергия межатомных связей в Т.Р.

• создается спец. Гетерогенная структура карбидов (TiC, VC, ZrC, Me₂₃C₆, Me₇C₆).

интермет. фазы ( Ni₃Ti, Ni₃Al, NiNb и др.).

•  Т. рекристаллизации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ

• по содержанию легирующих элементов : низко-, средне- и высоколегированные стали.

• По структуре :

- перлитные, мартенситные и аустенитные.

СТАЛИ ПЕРЛИТНОГО КЛАССА – 12Х1МФ, 25Х1М1Ф, 20ХМФБР и др. (С-0,08…0,25%, Cr, V, MoNb и др.).

Mo и Cr   прокаливаемость (раствор в Ф., диф. проц. тормоза)

 температуру рекристаллизации

 жаропрочности.

W и Nb – образуют дисперсные карбиды.

Х. -  жаростойкости.

Т.О. Т_н – 880 – 1080⁰С, З. – масло, В.О. – 640 – 750⁰С.

Применяют : / _экс – 10000 час, и , Т – 500 – 580⁰С,  - 120 МПа.

• трубы пароперегревателей

• арматура паровых котлов

• детали крепежа.

СТАЛИ МАРТЕНСИТНОГО (Х  11 %) И М.Ф. (Х  11 %) КЛАССА – 15Х11МФ, 11Х11Н2В2МФ, 18Х12ВМБФР и др.

Стали используют при Т_э – 580…600⁰С ; / Т.О. 1000…1100⁰С, З. В М., В.О. 600 – 750⁰С.

W, V, Mo -  жаропрочность, образуют карбиды в А. (М₂₃С₆ и М₆С).

Nb, Ti -  Т. рекристаллизации.

Структура сталей : (Лег.Ф. + карбиды).

Используют : - детали газовых турбин ;

• детали паросиловых установок.

АУСТЕНИТНЫЕ СТАЛИ – Т_раб – 700 – 750⁰С

• пластичны, хорошо свариваются.

По способу упрочнения :

1. твердые растворы не упрочняемые старением :

2. твердые растворы с карбидным (МС, М₇С₃, М₂₃С₆, М₆С) упрочнением

3. твердые растворы с интерметаллидным (Ni₃Ti, Ni₃Al, NiNb и др.) упрочнением.

   1. Стали 08Х15Н24В4ТР, 09Х14Н19В2БР (З. 1100 – 1160⁰С, В. или В_з)

Изготавливают : - трубопроводы силовых установок выс. давл.

при Т – 600 – 700⁰С.

2. Стали 45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС с карбидным упрочнением / С – 0,3 – 0,5 % + Мо, W, V и др. карбид. образ. элем./.

/Т.О. 1050 – 1200⁰С, в воде, масле и воздухе + старение 600 – 850⁰С/,

/карбиды + интерметаллиды  А.  К. + V_м.д.с. (М₂₃С₆ и МС)/.

Изготавливают : - клапаны авиационных двигателей.

3. Стали с интерм. упрочнением : 10Х11Н20ТЗР, 10Х11Н23Т3МР;

/С – 0,1 – 0,2 %, Ti, Al, Mo и B/, Т_э. – 700⁰С.

Ti и Al – образуют упрочн. ^, - фазу (Ni₃Ti, Ni₃TiAl)

В – упрочн. Границы зерен А.

Мо -  энергию меж. Атомн. Связей.

Изготавливают : - камера сгорания;

• диски и лопатки турбин;

• сварные конструкции.

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ на Fe – Ni основе (ХН35ВТ, ХН35ВТЮ и др.) упрочняются закалкой и отпуском, Т_э.  750⁰С (W, Al, P, Ti, X).

Изготавливают : - лопатки турбин, диски ;

- кольца соплового аппарата.