Ыстыққа төзімді болатар және қорытпалар

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Ыстыққа төзімді болатар және қорытпалар.

Ыстыққа төзімді болаттар және қорытпалар дегеніміз - бұл 550 C-ден жоғары температуралар кезінде жүктелмеген немесе аздап жүктелген жұмыс барысын-да беттердің газды орталарда химиялық әсерлерге төзуі.

Ыстыққа берік болаттар және қорытпалар дегеніміз - бұл болаттар мен қорытпалардың жоғары температураларда жоғары механикалық қасиеттерге ие болуы.

Соңғы жылдары техникада жоғары температураларды, жоғары қысым мен кернеуді кеңінен қолданады .

Металдардың өзін-өзі ұстауы жоғары температураларда біршама өзгеше, қалыпты, немесе тіпті 300-350 С-дегі көрсеткіштерінен айырмашылығы бары анықталды .

Әрине сондықтан, жоғары температураларда жұмыс істеуге арналған ыс-

тыққа төзімді және ыстыққа берік болаттар мен арнайы қорытпаларға үлкен көңіл бөліне бастады .

Ыстыққа төзімділік. Ыстыққа төзімді қорытпалар.

Ыстыққа төзімділік металдың жоғары температураларда тотығуға қарсы тұруымен сипатталады .

Тотығу қалай жүреді ? Болаттың тотығуының бастапқы сатысы - таза химиялық процесс . Бірақ тотығудың кейінгі жүруі -енді күрделі процесс. Бұл тек оттегі мен металдың химиялық қосылыс түзуінің процесі ғана емес, сонымен қатар көп күйжайлық тотыққан қабат арқылы оттегі атомдары мен метал атомдарының диффузиясы . Тығыз тотық қабыршығы кезінде отқабыршықтың түзілу жылдамдығы атомдардың отқабыршық қабаты арқылы диффузиялануымен сипатталады . Ол өз кезегінде температураға және тотық қабыршығының құрылымына байланысты .

Температураның жоғарылауымен қатар тотығу да арта түседі ( 1-ші сурет ) және бірден 570 С кезінде тығыз оксидтер типі Fe O және Fe O орнына борпылдақ FeO оксиді түзіледі .

Темір оттегімен бірнеше химиялық қосылыс түзеді : FeO ( вюстит ) , Fe O (магнетит ) және Fe O ( гематит ) . Көрсетілгендей, диффузиялық қабаттың құрылымы диффузия температурасындағы сәйкес жағдай диаграммасының изотермиялық кесінділеріне сәйкес келеді .

Эвтектоидтан төмен температураларда ( 570 С ) тотыққан қабат екі оксид аймақтарынан тұрады : Fe O және Fe O . Бұл оксидтердің кристалдық құрылымы күрделі, диффузия жылдамдығы төмен .

570 С -ден жоғары температураларда, тотықтың құрылымы үш оксидтен тұрады : Fe O, Fe O және Fe O, мұнда отқабыршық қабаттың негізін Fe O құрайды . Тотығу жылдамдығы эвтектоидты температурадан ( 570 С ) өту кезінде жоғарылайды . Бұл диффузия атомдарының одан да жылдам ( 1-сурет) қарапайым вюстит кристалдық торы арқылы, кристалданушы бейметалдық атомдар ( оттегінің ) жетіспеушілігінің ену күйжайы ретінде .

Болаттың отқабыршық төзімділігін жоғарылату үшін оны отқабыршық құрамы мен құрылымын жақсы жаққа өзгертетін элементтермен легірлейді .

Мәселен, болатқа белгілі мөлшерлерде хром, аллюминий, кремний енгізгенде осы элементтердің оттегімен оңай оксидті қосылыс түзуіне байланысты бұл қабаттардан диффузия жеңіл жүреді . Ал темір бұл элементтерге қарағанда өзінің қиын тотығуымен және оксидтелу процесі кезінде беткі қабатта тығыз оксидтер Cr O, Al O немесе Si O түзуімен ерекшеленеді . Сонымен қатар бұл қабаттар қалың да тығыз болуына байланысты диффузия олар арқылы қиын жүреді . Аталмыш оксидтерден түзілген жұқа қабыршық оксидтелудің одан әрі жүруін қиындатады .

Құрамында хром, аллюминий және кремнийдің жоғары дәрежеде болуы материалдың отқабыршық төзімділігін арттырумен қатар, оның жұмыстық температурасын да жоғарылатады .

Минимумды мөлшердегі хромның әр түрлі температурада отқабыршықтық төзімділігін қамтамасыз етуін 2-суреттен анықтауға болады .

Маңызды жағдай, отқабыршық төзімділік болаттың құрамы мен қоспасына бағынышты байланыста бола тұрып, оның құрылымына байланысты емес, яғни құрылымды сезбеуші болып келеді . Ферритті ( таза хромды ) және аустенитті ( хромникельді ) қорытпалардың отқабыршық төзімділігі 2-суреттен көрініп тұрғандай іс жүзінде бірдей .

1кесте . Кейбір ыстыққа төзімді болаттардың құрамы мен қолданылуы (МЕСТ 5632-72)

Отқабыршық төзімділік°С:

Отқабыршық төзімділік

°С

құрамдағы элементер, %:

құрамдағы элементер, %

басқалары: басқалары

Болаттың ентаңбасы

Отқабыршық төзімділік°С:

с

Si

құрамдағы элементер, %:

Мп

: Сг

басқалары: Ni

аңдатпа

Отқабыршық төзімділік°С:

құрамдағы элементер, %:

артық емес

басқалары:

: 12X17

Отқабыршық төзімділік°С:

900

0, 12

құрамдағы элементер, %:

0, 8

басқалары: 16, 0-18, 0

: -

бет, сым

: 15Х25Т

Отқабыршық төзімділік°С:

1050

0, 15

құрамдағы элементер, %:

1, 0

0, 8

басқалары: 24, 0-27, 0

: -

Ti 5-С-0, 90

бет, сым, құбыр

: 12Х18Н9

Отқабыршық төзімділік°С:

850

0, 12

құрамдағы элементер, %:

2, 0

басқалары: 17, 0-19, 0

: 8, 0-10, 0

сондай

: 10Х23Н18

Отқабыршық төзімділік°С:

1050

0, 10

құрамдағы элементер, %:

1, 0

2, 0

басқалары: 22, 0-25, 0

: 17, 0-20, 0

бет, сым

: 12Х25Н16Г7АР

Отқабыршық төзімділік°С:

1100

0, 12

құрамдағы элементер, %:

1, 0

7, 0

басқалары: 23, 0-26, 0

: 15, 0-18, 0

0, 30-0, 45 Ni 0, 010 В

сондай

: ХН32Т

Отқабыршық төзімділік°С:

1100

0, 05

құрамдағы элементер, %:

0, 7

басқалары: 19, 0-22, 0

: 30, 0-34, 0

0, 25-0, 60 Ti

бет, сым, құбыр

: ХН45Ю

Отқабыршық төзімділік°С:

1300

0, 10

құрамдағы элементер, %:

1, 0

басқалары: 15, 0-17, 0

: 44, 0-46, 0

2, 9-3, 9 А1

сондай

: ХН78Т

Отқабыршық төзімділік°С:

1150

0, 12

құрамдағы элементер, %:

0, 8

0, 7

басқалары: 19, 0-22, 0

: негізі

0, 15-0, 35 Ti 0, 15 Al

бет, сым

: 15Х25ТЛ

Отқабыршық төзімділік°С:

1050

: 0, 1-0, 2

құрамдағы элементер, %: 0, 5-1, 2

: 0, 5-0, 8

басқалары: 28, 0-27, 0

: -

0, 40-0, 80 Ti

құйма бөлшектер

: 30Х24Н12СЛ

Отқабыршық төзімділік°С:

1050

0, 4

құрамдағы элементер, %: 0, 5-1, 5

: 0, 3-0, 8

басқалары: 22, 0-26, 0

: 11, 0-13, 0

сондай

: 15Х25Н19С2Л

Отқабыршық төзімділік°С:

1150

0, 2

құрамдағы элементер, %: 2, 0-3, 0

: 0, 5-1, 5

басқалары: 23, 0-27, 0

: 18, 0-20, 0

»

А Ң Д А Т П А . Барлық қорытпалардың негізі - темір, осыдан басқа XH78T, оның негізі - никель (<6, 0 % Fe),

1- кестеде ыстыққа төзімді ретінде қолданылатын болаттар мен қорытпалар келтірілген . Ұсынылған кестеде тотығудың жылдам жүруін болдырмас үшін қорыт паны жұмыс барысында қолдану кезіндегі шекті қыздыру температурасы көрсетілген, және одан асыруға болмайды . Металдың жұмыстық шекті темпе-ратуратурасын жоғарылату қымбат легірлеуді талап ететіндіктен, металдың қа-лыпты жұмыстық температурасы мен ыстыққа төзімді қорытпаларды осы кестеге сәйкес анықтаған жөн .

Ыстыққа беріктік .

Ыстыққа беріктік - бұл материалдың жоғары температураларда механикалық күштерге төтеп беру қасиеті .

Жоғары температураларда металдың қирауына әкеп соқтыратын кернеу, сол кернеудің әсер ету уақытымен тығыз байланысты . Кернеудің әсер ету уақыты ұзақ болған жағдайда қирау аздап болуы мүмкін немесе әсер ету уақыты аз болғанда қирау көлемді болуы мүмкін .

Сонымен қатар, металдың температурасы неғұрлым жоғары болған сайын соған сәйкес металға әсер ететін қиратушы кернеулер де аз болады . Сәйкесінше, жалпы жағдайда жоғары температураларда металдың беріктігі екі фактормен анықталады - температурамен және уақытпен .

3-суретте беріктіктің әр түрлі температурада жүктеменің әсер ету уақытына тәуелділігі көрсетілген . Мына түрдегі диаграммалар көптеген металдар мен қорытпаларға әділетті, сол себепті ұсынылып отырылған тәуелділікті жалпы металдарға қатысты деп қарастырған жөн . Диаграммадан көрініп тұрғандай төмендетілген t температурасы кезінде ( болаттар үшін бұл бөлме температурасы ) металдар беріктігі жүктеменің әсер ету мерзіміне аз тәуелді, бұл тіпті кернеу -дан төмен болғанның өзінде қирау іс жүзінде ешқашан болмайды . Бұдан жоғары температураларда беріктіктің металға жүктеменің әсер ету уақытына тәуелділігі күшее түседі ( бұл түзулердің көлбеу орналасу бұрыштарының өсуінен байқалып тұр ) .

Кейбір температуралардан жоғары сынаудың ұзаққа созылуына қарай беріктік көрсеткіші күрт төмендейді, мұнда бір ғана беріктіктің мәнін ғана атап, сонымен қоса оған әсер етуші жүктеменің әсер уақытын анықтап кетпеудің өзі қателік болар еді . Шынында да, t ( 3-суретті қара ) кезінде кернеуі 10 с уақыт өткен соң-ақ қирауға әкеп соқтырады, яғни 10 000 есе тез .

Аталғаннан түйетін ой, төменгі температураларда уақыт факторының әсерін есепке алмай-ақ қойса да болады, ал жоғары температураларда ол - шешуші рөл атқарады .

Жоғары температураларда металдың беріктігін бағалау үшін уақыт факторын есепке алу қажет . Бұл жағдайда беріктікті ұзақ уақытты беріктікпен сипаттайды .

Ұзақ уақытты беріктік - бұл сол температура үшін беріктік шегі, қирау әсер етудің белгілі бір уақытында орын алады .

Ұзақ уақытты беріктік гректің ( сигма ) әріпімен және кернеудің әсер ету уақытын көрсететін индекспен ( мысалға, -- металдың 100 сағат ішінде қирайтынын білдіреді ) белгіленеді . 4-ші суретте темір үшін температуралық тәуелділік көрсетілген .

Темір және оның қорытпалары үшін 200-300 С-дегі беріктік бөлме температурасындағы беріктіктен жоғары, ал пластикалығы мен тұтқырлығы төмен . Бұл температураларда беріктіктің жоғарылауымен қатар тұтқырлықтың төмендеуі бақыланатындықтан бұл құбылыс көксынғыштық

деп аталды .

350 С-ден басталатын төменгі қисық темірді аса баяу сынаудағы беріктікті көрсетеді . Жоғарғы қисық металдарды үзуге сынаудағы қалыпты сынау жылдамдығын көрсетеді ( деформациялау жылдамдығы минутына 3-5мм ) .

Сәйкесінше, 350 С температурасы одан жоғары температураларда металдың

сынауға сезгіштігінің пайда болуы қалыптасатын температура болып табылады .

Егер жүктеме жоғарғы қисық көрсетіп тұрған мөлшерден басым болатын болса, онда қирау жүктеменің артуы нәтижесінде жүзеге асады .

Егер кернеу мөлшері төменгі қисық көрсетіп тұрған мөлшерден аз болатын болса, онда сол кернеуде қирау болмайды . Қорыта келгенде, егер кернеулер штрихталған ауданның ішінде жататын болса, онда қирау белгілі бір уақыт бөлшегінде аз уақытта жүрсе, соған сәйкес кернеу мәні де жоғары қисыққа жақын орналасады .

Штрихталған ауданда орналасқан кернеу металды уақыт ішінде дефор-

мациялайды . Бұл құбылыс, яғни, уақыт ішіндегі кернеудің әсерінен болатын металдың деформациясы - жылжымалылық ( ползучесть ) деп аталады .

Жылжымалылық процесін тұрақты кернеумен үлгіні деформациялайтын және автоматты түрде жылжымалылық қисығын көрсететін арнайы өлшеу аспаптарының көмегімен анықтайды .

5-cурет . Жылжымалылық қисығы .

Жылжымалылық қисығының бір көрінісі 5-суретте ұсынылған . Жыл-жымалылық қисығында бірнеше кесінділерді атап өтелік .

ОА кесіндісі - жүктемені түсірген мезетте пайда болған серпімді және пластикалық деформациялар .

АВ кесіндісі - былайша айтқанда жылжымалылық қисығының орнықпаған бөлігі . Металл бірқалыпсыз ( тоқтаңқырап ) жылдамдықпен деформацияланады .

ВС кесіндісі - жылжымалылық қисығының орныққан ( қалыптасқан ) бөлігі . Метал тұрақты жылдамдықпен деформацияланады . Түзудің көлбеу бұрышының тангенсі жылжымалылық жылдамдығымен сипатталады .

СD кесіндісі - жылжымалылықтың соңғы межесі . Бұл жағдайда металлды сынау процесі тұрақты үдеумен жүріп, D нүктесінде қирау аяқталады .

Жылжымалылық процесімен байланысты металда болатын құбылыстарды қысқаша былай сипаттаса болады .

Пластикалық деформация металдың беріктенуіне әкеп соғады . Жоғары температурада атомдардың қазғалуы ширақ кезінде пластикалық деформация салдарынан пайда болған беріктену жойылады, яғни, динамикалық қайта кристалдану жүреді .

Сонымен, жылжымалылық процесі кезінде екі бәсекелес процес жүреді : пластикалық деформация салдарынан металдың беріктенуі және жоғары температура әсерінен беріктенудің жойылуы .

Беріктену процесі анық байқалатын жылдамдықпен жүретін ( темір үшін 350 С ) температурадан төмен жылжымалылық процесі іс жүзінде байқал-майды . Сәйкесінше, беріктену температурасы температуралық шегараны айқындайды, ал одан жоғары металл “жылжиды” .

Егер аталмыш температурада ( сонымен қатар қайта кристалдану температурасынан жоғары да жатуы мүмкін ) кернеу көрсеткіші сол температурадағы металдың серпімділік шегінен төмен болса, онда кернеу тек серпімділік деформацияларды ғана туғызары анық . Егер пластикалық деформация болмаса, онда серпімділік, қайта беріктену және жылжымалылық та болмайды .

Сәйкесінше, жылжымалылық құбылысы келесі жағдайларда анықталады : а) қайта кристалдану температураларынан жоғары температураларда ;

б) серпімділік шегінен жоғары кернеулер кезінде .

Бұдан шығатыны, қысқа мерзімді сынақтар кезінде неғұрлым беріктік төмен болса, сонымен қатар қайта кристалданудың ( атомаралық күштермен анықталатын ) әсерінен металл жылдам серпімділенетін болса, соғұрлым жылжымалылық жылдамдығы жоғары болады .

Жылжымалылық құбылысын түгелімен жою үшін, қайта кристалдану температурасын жұмыс температурасынан жоғары көтеру керек немесе серпімділік шегін жұмыстық кернеуден сол температурада жоғарылату қажет .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.