Жаропрoчные сплавы

ЖАРОПРOЧНЫЕ СПЛАВЫ, обладают способностью выдерживать при высоких т-рах (до 2000 °С) длит. мех. нагрузки, а также хим. воздействие. Характеризуются стабильностью структуры, длит. прочностью, высоким сопротивлением ползучести и усталости. Различают жаропрочные сплавы на основе Fe, Ni, Co, Cu, Al и тугоплавких металлов W, Mo, Nb и др. (см. табл.). Введение легирующих элементов способствует упрочнению образующихся в жаропрочных сплавах твердых р-ров, замедлению диффузионных процессов, образованию в сплаве интерметаллидных и карбидных фаз, а также защитных поверхностных пленок. Необходимую для высокой прочности структуру жаропрочных сплавов получают при определенных условиях кристаллизации в результате спец. термич. обработки. Наиб. упрочнение жаропрочных сплавов вызывает образование мелкодисперсных фаз (карбидов, интерметаллидов, боридов) в твердом р-ре сплава. Образующаяся структура жаропрочных сплавов затрудняет возникновение и развитие дислокаций и тем самым увеличивает сопротивление сплава деформации. В пром-сти наиб. распространение получили жаропрочные сплавы на основе Ni. Микроструктура этих сплавов представляет собой твердый р-р (g-фазу), упрочненный интерметаллидной [Ni₃Al, Ni₃Ti, Ni₃(Ti,Al), Ni₃Nb] и карбидной фазами. Высоколегир. жаропрочные сплавы на основе Ni содержат до 50-60% по массе упрочняющей интерметаллидной фазы (g'-фазы), дисперсные частицы к-рой разделены тонкими прослойками твердого р-ра. При избыточном легировании в процессе эксплуатации выделяются топологически плотноупакованные фазы, способствующие преждеврем. разрушению материала. Жаропрочные сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Макс. уровень технол. характеристик деформируемых жаропрочных сплавов достигается применением спец. методов. Необходимой жаропрочности сплавов добиваются регулированием т-ры и продолжительности постадийной термич. обработки, а также скорости охлаждения сплава. Напр., для никелевых сплавов термич. обработка включает гомогенизирующий нагрев до 1050-1220°С в течение 2-6 ч, охлаждение на воздухе или в вакууме с послед. одно- или многоступенчатым старением при 750-950 °С в течение 5-24 ч. Нагрев при т-ре гомогенизации переводит составляющие сплава в твердый р-р, а старение при умеренной т-ре способствует образованию в этом р-ре мелких частиц интерметаллидов, карбидов, боридов, повышающих жаропрочность сплава. Выплавляют деформируемые сплавы в вакууме методами высокочастотной индукции. Напр., для никелевых жаропрочных сплавов применяют вакуумную плавку с послед. вакуумно-дуговым, электронно-дуговым или плазменно-дуговым переплавом, а также электродуговую плавку и электрошлаковый переплав. При использовании чистых шихтовых материалов такими методами получают металл с миним. содержанием газов, вредных примесей цветных металлов и неметаллич. включений. Выплавленные слитки подвергают деформации. Изготовляют деформируемые жаропрочные сплавы в виде прутков, лент, поковок, проволоки или листа. Литейные жаропрочные сплавы получают выплавкой шихты в вакуумно-индукционной печи до полуфабриката (прутка). Изделия из литейных жаропрочных сплавов изготовляют в основном методом прецизионного литья в вакууме или инертной атмосфере. Полученные изделия подвергают такой же термич. обработке, что и деформируемые жаропрочные сплавы. Для улучшения физ.-хим. характеристик сплава применяют также способ направленной кристаллизации образующихся после термообработки мелкодисперсных фаз. Литейные жаропрочные сплавы содержат, как правило, значит кол-во углерода и легирующих элементов (таких, как Mo, W, Al, Ti) и по фазовому составу отличаются от деформируемых наличием большего кол-ва упрочняющих интерметаллидов, карбидов и боридов. Жаропрочные сплавы, упрочненные дисперсными частицами тугоплавких оксидов (напр., ThO₂, ZrO₂) или высокопрочными волокнами (напр., из W, Мо, керамики), относятся к композиционным материалам. Такие жаропрочные сплавы характеризуются более высокой рабочей т-рой (1200-1300°С) и значит увеличением длит прочности.

Коррозионную стойкость, усталостную прочность и жаростойкость изделий из жаропрочных сплавов повышают также методами обработки их поверхности с помощью лазера или электронной пушки (ионная имплантация). Для защиты от воздействия продуктов сгорания топлива и прир. газа пов-сть изделий подвергают диффузионной термохим. обработке (эмалированию, напылению тугоплавких оксидов и т. п.). Жаропрочные сплавы- конструкционные материалы; изделия из них находят широкое применение в самолетостроении, судостроении, газотурбиностроении, ракетно-космич. технике, нефтехим. пром-сти.

Химушин Ф. Ф., Жаропрочные стали и сплавы, М., 1964; Симс Ч., Хагель В., Жаропрочные сплавы, пер. с англ., М., 1976; Масленков С. Б., Жаропрочные стали и сплавы. Справочник, М., 1983. См. также лит. при статьях Вольфрама сплавы. Железа сплавы. Кобальта сплавы, Композиционные материалы. Никеля сплавы. В. Б. Киреев.

Читайте еще

Огнеупорные материалы — свойства и применение

Никелевые сплавы — свойства и применение

Хрома сплавы — состав, свойства и применение

Твёрдые сплавы — состав, свойства и применение

Сплавы — свойства, классификация и применение

Титановые сплавы — свойства, применение и особенности

Сплавы олова — состав, свойства и применение

Углерод-углеродные материалы — свойства и применение

Цинка сплавы — свойства, применение и виды

Урановые сплавы — свойства и применение

Тантала сплавы — характеристики и применение

Углеграфитовые материалы — свойства и применение

Пирометаллургия — процессы и методы получения металлов

Промышленные печи — типы, конструкции, применение и основные характеристики

Семейство железа: железо, кобальт, никель Оксиды, гидроксиды, хлориды, нитраты, кислоты - химические свойства