Дипломная работа: Жаропрочные сплавы

При введении хрома в двойные и тройные сплавы системы Ni-Al-Ti механизм превращений в этих сплавах не меняется, но кривые растворимости смещаются в сторону меньших концентраций. Кроме того, изменяется энергия связи атомов в кристаллической решетке и скорости диффузии хрома и титана.

Наиболее распространенной фазой, играющей главную роль в упрочнении жаропрочных сплавов на никелевой основе и ряда сплавов на никелевой основе, является γ '-фаза. Она имеет гранецентрированную кубическую решетку, близкую к решетке γ -твердого раствора, но несколько большего параметра, и по химическому составу приближается к соединению Ni (Ti,Al); γ '-фаза содержит небольшие количества хрома.

Известно, что закаленный пересыщенный твердый γ -раствор по существу не является однородным в отношении распределения атомов алюминия и титана в решетке растворителя. В зависимости от скоростей охлаждения и состава величина этой неоднородности различна. Имеются области, настолько обогащенные титаном и алюминием, что в них возможно образование сверхструктуры с размерами от 80 до 1000 А. Сплавы с большим содержанием алюминия и сложнолегированные сплавы типа ЭИ617 уже при охлаждении на воздухе подвергаются распаду, что отмечается по разнице в твердости сплава, закаленного в воде и на воздухе. В зависимости от температуры и продолжительности выдержки при старении сплава типа ХН77ТЮ (ЭИ437А) наблюдаются следующие изменения. При нагреве до 500 ⁰ С в закаленном на твердый раствор сплаве каких-либо структурных изменений не наблюдается. В интервале 500-600 ⁰ С [3] изменяется характеристическая температура, которая достигает при этом максимального значения. Величины изменения среднеквадратичных смещений атомов в решетке при тепловых колебаниях становятся минимальными, что указывает на увеличение сил связи атомов в кристаллической решетке. В этом интервале температур период решетки не изменяется, что свидетельствует лишь о подготовительном процессе диффузионного перераспределения атомов титана и алюминия без перестройки решетки.

Усиленная подвижность атомов, характеризуемая изменением динамических и статических смещений, наблюдается при 700 ⁰ С,что сопровождается выделением γ '-фазы, обогащенной титаном и алюминием. Уменьшение периода кристаллической решетки также свидетельствует об образовании γ '-фазы. Нагрев при 800 ⁰ С сначала вызывает ускорение процессов выделения γ '-фазы, а затем перестройку решетки из кубической в гексагональную. Рост частиц и перерождение кубической γ '-фазы отмечают многие исследователи. Процессы, протекающие при старении в хромоникельтитанистых сплавах с алюминием, сопровождаются изменением физических и механических свойств: изменяются параметр решетки, удельное электросопротивление [3].

Установлено, что предварительное разупрочняющее высокотемпературное старение приводит к значительному развитию сдвиговой деформации. Несмотря на межзеренный характер разрушения, этот сплав сохраняют высокую пластичность. С увеличением содержания титана или алюминия или их I суммы увеличивается количество γ '-фазы или фазы Ni₃ Al и их термическая стойкость. При этом алюминий оказывает очень сильное влияние на количество γ '-фазы в никельхромотитанистых сплавах. С повышением количества алюминия содержание легирующих элементов в γ '-фазе резко возрастает. Сплавы на никелевой основе (без титана) упрочняются вследствие образования фазы Ni₃ Al, которая также повышает их жаропрочные свойства. Таким образом, алюминий представляет ценный легирующий элемент в аустенитных сталях с высоким содержанием никеля, особенно в сплавах на никелевой основе. Одновременное введение титана и алюминия действует более эффективно, чем добавка только титана. Алюминий, вводимый в сложнолегированные никельхромистые жаропрочные сплавы, оказывает очень сильное влияние на повышение жаропрочных свойств этих сплавов, причем тем большее, чем выше его содержание. Однако если количество алюминия больше 3- 4%, то возникают затруднения при ковке, что и ограничивает возможность более сильного легирования этим элементом труднодеформируемых жаропрочных сплавов [3, 4].

2.2. Химический состав и механические свойства сплава ЭИ868

Жаропрочный и жаростойкий сплав на никелевой основе ЭИ868 относится к группе хромоникелевых сплавов и достаточно широко применяется при изготовлении деталей двигателей, работающих при достаточно высоких температурах и испытывающих повышенные нагрузки. Довольно часто в научной и технической литературе сплав ЭИ868 встречается под своим устаревшим названием - сплав ХН60ВТ [3,4]. Химический состав сплава ЭИ868 (в %) согласно ТУ 14-1-1747-76 [5] представлен в табл.1, механические свойства сплава представлены в табл.2 [5, 6].

Таблица 1

Химический состав хромоникелевого сплава ЭИ868, % по массе

(ТУ 14-1-1747-76) [5].

C	Cr	W	Ti	Ni	Al	Fe	Mn	Si	Cu	S	P
					не более
0,10	23,5-26,5	13-16	0,3-0,7	Основа	0,5	4,0	0,50	0,80	0,07	0,013	0,013

Некоторые механические и физические свойства хромоникелевого сплава представлены в табл.3-8. Сплав ЭИ868 удовлетворительно деформируется в горячем и в холодном состоянии. Температурный интервал горячей деформации составляет 1180-1050⁰ С. Охлаждение после деформации производиться на воздухе. Сплав можно деформировать глубокой вытяжкой. Придельный коэффициент вытяжки составляет 2,06. Сплав удовлетворительно обрабатывается резанием. Сплав ЭИ868 (ХН60ВТ) применяется в деталях камер сгорания, форсажных камерах авиационных двигателей, в качестве элементов жаровых труб, экранов и других деталей, работающих длительное время при температурах 900-1000⁰ С.

Таблица 2

Механические свойства хромоникелевого сплава ЭИ868 [5, 6].

Тип полуфабриката	ГОСТ, ОСТ, ТУ	Состояние полуфабриката	Температура испытания, 0 С	Предел прочности sв , МПа	Относительное удлинение d, %	Относительное сужение y, %
Прутки диаметром от 8 до 60 мм	ЦНИИЧМ 293-60	Закаленные с температуры 1160 0 С на воздухе в течении 30-60 мин.	20	750-850	25-30	---
			90	190-197	---	25-30
Прутки диаметром от 20 до 120 мм или со стороной квадрата 55-120 мм.	ТУ 14-1-286-72	Закаленные с температуры 1150 -1200 0 С на воздухе в течении 30-60 мин.	20	770-890	---	---
			90	« 1 2 3 4 5 6 7 8 » К-во Просмотров: 405 Бесплатно скачать Дипломная работа: Жаропрочные сплавы >>> Скачать <<< Меню Поиск