Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 133

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

П родолжение табл. 25

с/>

а

5

2

Й

0>

C J

о

и

<

2

К

ч

н

о

я

а:

а

я

%

С О

о о о о

о

о

 

о

о

 

о о о о о о

 

 

 

 

см

см

см

 

см

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о о

о

 

о о

 

о о о о о о

 

О

о о о* о” о о" о о*- о о о о о о

 

V/

V/

V/

V/

V/

V/

V/

 

V/

V/

 

V/

V/

V/

V/

V/

V/

 

С О

ю ю ю о

о

о

о

о о о о о

 

 

 

 

 

 

см см

С О

со

С О

 

С О

о

о о о о

 

o'

o'

 

 

о о

о

 

о

о-

о

 

о

о*- о

о

о

о"

о*

о”

о*

о

о

о

 

 

V/

V/

V/

V/

V/

V/

V/

 

V/

V/

 

V/

V/

V/

V/

V/

V/

 

 

С О

С О

 

 

 

С О

со

 

 

 

со

 

 

 

 

 

1

о о 1 1 1 о*- о 1

 

I

о* [ 1 1 і

 

 

V/

V/

 

 

 

V/

 

V/

 

 

 

V/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

1 1 1 1 1 о” 1 1 1 1 1 о 1 I

1

 

 

 

 

 

 

,ѵ/

 

 

 

 

 

 

 

V/

 

 

 

 

1

1

ю

 

о

о

 

о

Ю

 

о

со

о

о

ю

о

 

о

1

о Ол

 

 

см

о

 

 

 

 

 

 

 

1 1

1 о о^ о^

о

о о о о

 

 

 

о

 

o' o'

 

о о о о о” о о о

 

1

 

о

1

 

 

 

ю

ю

 

 

 

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

 

см

см

 

 

 

 

о

1

 

1 1

о

1

1 1 1 о о

1 1 1 1

 

 

 

 

 

 

 

о

о

 

 

 

 

 

о"

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

о

ю

 

 

 

1

1 .

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

1

1

ю 1 1

 

1 1 1 [ ю ю

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

о

со"

 

 

 

 

 

 

 

со

со

 

 

 

 

 

ю

 

со

 

 

С О

 

 

1 1 1 1

 

 

 

 

 

 

 

-

— «

 

 

- ч

 

 

1

і

 

I 1 1

1 1

1

1

1

 

 

 

 

 

00

00

 

 

 

 

 

о

 

00

 

00

 

 

 

 

 

о"

о*-

 

 

 

 

 

 

о*- о"

 

 

о

 

 

С О

со

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчетом.

1

- ч

о*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

1

 

1

1

1 1 1 I 1 1 1 1 1

 

о о

 

 

о”

о

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

см

см*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уточняются

СМ

( о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■S

о

К

Ю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

ч *

 

 

 

см

 

 

 

00

 

со

 

0

5

0

X

 

 

см

L O '

 

 

 

см

 

 

0 ,

 

0

 

 

о

см

 

 

t - ч

 

С О

Е

 

 

н

 

 

 

 

 

о

h -

 

 

s

 

 

 

 

S

н

 

 

о

я

 

S

 

 

 

Я

О)

 

Значения

І М

РЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

U

из

РЗ

 

 

S

0

0

 

 

 

 

0

н

 

С М

см

см

CQ

 

 

0

н

а

 

 

s

 

X

 

D3

1

CQ

 

 

 

н

 

 

 

РЗ

 

 

00

I

 

 

£

н

 

 

н

 

н

 

X

X £ л ю

Tf

РЗ

CQ

РЗ

 

 

РЗ

С О

со

см

см

 

ю

ю

ю

 

 

ю

ю

£

 

•Ф

СО

 

о

00

00

С О

С О

С О

 

С О

С О

00

С О

2

 

 

 

 

 

см

см

к я

к

 

я

см

я

ю

 

х х X X с

Е

 

N

а

X

п

 

С М

 

 

С О

со

со

X

X

X

 

со

X

со

X

со

 

153


 

 

 

 

26.

Физические свойства

 

Свойства

ЭИ405

ЭИ726

ЭИ572

ЭП285

ЭП284

 

 

Плотность в г/см3

..................... 7,96

8,12

7,96

8,16

8,16

Модуль

упругости

£'-10“4 в

 

 

 

 

кгс/мм2 при температуре в °С:

2,02

2,05

2,02

2,02

2

0 ..........................................

2,06

400

..........................................

1,74

1,70

1,85

1,83

1,83

500

..........................................

1,67

1,69

1,79

1,77

1,77

600

..........................................

1,58

1,60

1,70

1,69

1,69

700 ..........................................

1,52

1,60

1,61 •

1,61

800

..........................................

1,48

1,53

1,53

Коэффициент линейного расши-

 

 

 

 

рения а - 10е в см/(см-°С) при

 

 

 

 

температуре в °С:

 

15,2

 

14,1

14,5

20

100 .................................

20

400 .................................

17,1

17,5

16,02

16,3

16,2

20—500 .................................

17,4

17,8

16,37

16,8

16,8

20—600 .................................

17,8

18,1

16,75

17,3

17,1 .

20—700 .................................

18,2

18,6

16,97

17,4

17,4

20—800 .................................

18,6

18,6

17,94

Теплопроводность

в

 

 

 

 

кал/(см ■с • °С) при темпера­

 

 

 

 

туре

в °С:

0,048

0,046

0,048

 

400 ..........................................

..........................................500

0,052

0,051

0,052

600 ..........................................

0,055

0,055

0,056

700 ................................................

0,059

0,060

0,060

800 ...............................................

0,066

 

 

800° С, рекомендованы сплавы на никелевой основе. Эти сплавы, имеющие различный состав и назначение, содержат не менее 55% Ni. В качестве основы сплава никель создает необходимые условия для образования стабильных аустенитных структур с плотноупакованной гранецентрированной решеткой, -которая способствует повышению жаропрочности. Никель, однако, не от­ личается высокой стойкостью к образованию окалины, поэтому для обеспечения поверхностной устойчивости сплавов на нике­ левой основе в их состав обычно вводят хром.

Высокой жаропрочности никелевых сплавов достигают допол­ нительным легированием, применяя в качестве упрочняющих эле­ ментов молибден, вольфрам, титан, алюминий, ниобий и др. Разные легирующие элементы различным образом повышают жаро­ прочность сплавов на никелевой основе, упрочняя твердый раствор, способствуя образованию карбидных фаз, повышая внутреннее трение и создавая благоприятные условия для развития процессов дисперсионного твердения. Усовершенствование состава никеле­ вых сплавов направлено на повышение уровня энергии межатом­

аустенитных сталей

 

Марка стали

 

 

 

 

 

 

 

ЭИ612

ЭИ692

ЭИ725

ЭИ871

ЭИ787

ЭП286

ЭИ612К

ЭП164

ЭП192

2X13

8,164

8,25

8,28

8,16

8,04

8,16

8,2

8,229

8,16

7,75

2,02

2,06

2,06

2,02

2,185

2,02

2,02

2,23

2,02

2,23

1,83

1,80

1,82

1,83

1,925

1,83

1,74

1,91

1,83

1,93

1,77

1,73

1,75

1,77

1,85

1,77

1,67

1,82

1,77

1,84

1,69

1,72

1,68

1,69

1,73

1,69

1,62

1,73

1,69

1,72

1,61

1,67 .

1,61

1,61

1,66

1,61

1,44

1,65

1,61

____

1,53

1,57

 

1,53

1,515

1,53

 

1,56

1,53

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

14,8

13,0

14,1

13,8

12,7

13,1

 

14,15

14,3

10,1

15,9

15,55

15,85

15,2

15,4

15,3

15,18

16,18

16,5

11,4

16,1

16,0

16,2

15,7

15,8

15,5

15,65

17,2

16,8

11,8

16,6

16,2

16,2

16,2

16,0

16,1

16,09

17,4

17,2

____

16,9

16,85

16,7

16,5

16,6

16,3

16,50

17,8

17,4

____

 

 

 

 

16,8

 

17,05

17,9

 

 

0,045

0,043

 

0,054

0,050

0,048

0,044

 

0,050

0,066

0,049

0,047

0,061

0,054

0,053

0,048

0,055

0,065

0 053

0,051

0,068

0,059

0,058

0,052

0,060

____

0,057

0,055

0,062

0,063

0,057

0,065

____

0,062

0,059

0,066

ных связей в кристаллической решетке твердого раствора и упроч­ няющих фаз. Комплексное легирование сплавов на никелевой основе различными элементами — молибденом, вольфрамом, нио­ бием, в сочетании с титаном и алюминием, повышает степень упроч­ нения.

Жаропрочные свойства никелевых сплавов дополнительно повышают, вводя небольшие количества бора и церия. Бор, как показали исследования С. Т. Кишкина, С. 3. Бокштейна и других, способствует резкому замедлению диффузионных процессов по границам зерен; небольшие добавки бора улучшают показатели ползучести и длительной прочности сплавов. Церий способствует измельчению частиц, упрочняющих твердый раствор, и торможе­ нию их роста при длительных выдержках в условиях высоких температур. Добавление бора и церия, при определенных соотно­ шениях между содержанием их и основных легирующих элементов, повышает также пластичность сплавов при высоких температурах.

Химический состав никелевых сплавов, рекомендованных для изготовления лопаток газовых турбин, приведен в табл. 27.

154

155

 


турбин,

 

газовых

 

лопаток

 

для

 

никелевой основе

температурах

сплавов на

при высоких

жаропрочных

работающих

% )

 

 

состав

 

Химический

 

27.

 

О

£

<

н

Ö

с

<

СО

и

I

I

I

I

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

—-< ©

I

1

1

1

 

1

1

соI

1

©

©

©

©

о

 

©

сч

 

©*

 

"7

 

 

 

 

сч

 

©

©

©> ©

гі

 

1

 

счг-

 

©^

 

 

 

 

 

 

1

 

о ©

о

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

00

 

со

со

СО

©

©

 

СЧсчсчсч

 

 

 

 

1

 

1

 

7 1

7

7

71

1

 

1

 

счсо

 

00

 

 

©

сч©

счсчсч

 

 

 

 

 

©

счсчсо

 

t"- Is-

 

©

счсчсч'1

 

 

’—■*

 

 

1

1

1

1

 

1

1

1

1

 

О)

©

©

©

тг©

 

© о

 

00

 

©

©

©

©

©

 

©

 

о ©

©

 

 

©

©

V/

V/ V/

V/

 

V/

М!

V/

V/

©

о

©

©

 

со

©

©

©

©

©

 

©

©

©

*—1

 

о

©

©

о

V/

V/ V/

V/

V/

V/

V/

V/

 

 

г- 00

 

о00

 

©

СО

 

 

00

©

©

©

о

©

©

©

 

о

©

©

 

©

о о 1

V/

V/

ѵ/

V/

V/

V/ V/

©

 

 

 

 

 

 

 

 

©

CL

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

rf

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

СЪ

 

 

 

 

<

 

 

 

сч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г-

 

 

 

о

<

 

 

 

о

 

 

 

сч

со о

 

CD

 

 

 

х

^

 

S

 

 

 

0,

5

s

§

 

0

 

 

 

2

S

(Т) СП

 

 

 

^

а

2

 

 

 

 

н

 

2

 

 

 

ш 2

S й

 

н*

 

 

 

Й

 

 

 

 

РЗ

 

 

 

г-

Н

н

SО- о 05

СО

©

 

N

0 0

 

00

CD 05

 

X

к

£

£

 

оо

оо

 

 

i s

s

 

 

X

X X X

 

 

СО 0)

 

3 U

-Q

а

2

©

©

©

о

о

©

©

©

©

©^

©

 

сч

сч

сч

сч

сч

о

о

©

о

о

о

©

о

о

о

о

о

о

V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/ V/

© t - ' - t ' - O O O O O

— < О

©

СЧ

СЧ

СЧ

СЧ

СЧ

©

©

©

О

О

О

О

о

©

©

©

о

©

©

о

о

V/ V/

V/

V/ V/ V/

V/

V/

 

 

О

 

О

О

О

 

о

тс

 

со

со

м .

I

со"

V/ V/ V/

 

V/

V/ ѵ/

 

ѵ/

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

V/

 

© ©

 

 

 

 

 

 

 

о*-

о

 

 

 

 

 

 

 

V/

V/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

©

©

©

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

©1

о ©1

 

 

 

 

 

 

—Г—Г

 

 

•1

сч сч

 

 

 

©

 

 

 

, сч

 

©

©Л о

 

 

1

1 ©

 

о

о

©

 

 

 

©

 

©

 

 

 

О

О

 

©

 

о

 

 

 

© “ О

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

съ

 

 

 

 

<

 

 

 

сч

 

 

 

 

 

 

 

 

РЗ

 

^

r-

 

 

 

©

 

 

©©

 

 

 

сч

 

г-

 

t*-

 

 

 

X

 

со

 

©

s

 

 

s

 

^

 

©

 

 

0

к

s

 

5

съ

 

 

CD

2

съ

 

съ

<

 

 

н

®

^

 

2

 

 

2

н

 

2

 

 

£

2

2

 

й

Й

 

 

s

03

H H H

f-1

 

м

QQ

f-

 

 

 

о

о

 

-

(O

I

I

I

00

да

 

э

 

X

 

 

 

 

 

X!

X X X

 

 

 

 

Значения уточняются расчетом.

156


Физические свойства этих сплавов приведены в табл. 28. Плотность их заметно выше, чем хромистых и модифицированных сталей, содержащих 12% хрома, и немного превышает плотность аустенит­ ных сталей. Коэффициент линейного расширения никелевых спла­ вов выше, чем хромистых и модифицированных, и ниже, чем описан­ ных аустенитных сталей. Значения теплопроводности аустенитных сплавов на железной и никелевой основе весьма близки.

Термическая обработка никелевых сплавов, рекомендованных для изготовления лопаток турбин, состоит из закалки, темпера­ туру которой в зависимости от состава сплава выбирают обычно

в интервале

1080— 1180°

С, и последующего старения при 700—

1000° С. Для

отдельных

сплавов применяют двойную закалку,

двойное или ступенчатое старение. Например, для сплавов ХН80ТБЮ и ХН80ТБЮА после закалки с 1100° С в воде ре­ комендуется ступенчатое старение по следующему режиму: на­ грев до 1000° С, выдержка 2 ч, дальнейшее охлаждение с печью до 800° С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе; нагрев до 750° С, выдержка 20 ч, охлаждение на воздухе; нагрев до температуры последней ступени старения, соответствующей температуре, при которой будет находиться металл в процессе эксплуатации, вы­ держка 48 ч, охлаждение на воздухе.

Е. Е. Левин и Е. М. Пивник, изучавшие влияние многоступен­ чатой термической обработки никелевых сплавов на их свойства, отмечают, что в ряде случаев такая обработка обеспечивает бла­ гоприятное сочетание высокой жаропрочности с достаточной пла­ стичностью сплавов. Многоступенчатая термическая обработка может обеспечить оптимальные размеры и распределение в объеме зерен частиц упрочняющей фазы, повышающих длительную проч­ ность, пластичность и стабильность свойств сплавов. Влияние сложных режимов термообработки исследовали В. 3. Цейтлин, М. А. Филатова, Г. В. Эстулин и др. Следует отметить, что недо­ статком этих режимов является удорожание термической обра­ ботки, снижение производительности термических цехов и агре­ гатов.

Важнейшее значение для надежной службы лопаток и других деталей из жаропрочных сплавов имеет уровень их деформацион­ ной способности, который связан с соотношением прочности зерен и их границ, строением приграничных объемов металла и многими другими факторами.

Титановые сплавы. Титан характеризуется малой плотностью (4,5 г/см2) при относительно высокой прочности при разрыве. Для отожженного технического титана (99,6% Ті) предел проч­ ности ов = 50 ч-бО кгс/мм2, предел текучести сгт = 45 4-50 кгс/мм2. Удельная прочность (отношение предела прочности к плотности) некоторых титановых сплавов выше, чем многих высокопрочных конструкционных сталей. Относительное удлинение титана со­ ставляет 25—30%, относительное сужение — 35%. В нагартованном состоянии предел прочности титана повышается до 85 кгс/мм2,

157


28. Физические свойства никелевых

158.

S

05

5

05

S

05

S

05

К

05

S

05

S

05

сх

ю

Т'

5

05

0 0

ю ю

ю

СО

СО СМ СО О

СМ

ЮСМ О 05 сп 90

CM СМ — ~ — —

Th

N-

см

 

 

0 5

 

 

 

 

см

 

 

сО

СМ О

05 00 N-

I

 

Th Th N- 00 00

 

00

СМ СМ — г— *‘— *

 

со

,

Ю 0 0 0

,

 

O5oqt^

 

00

 

 

 

со

Th Th N- оо оо

СМ О О) GO N

ОС

 

СМ СО —I іо — Л 00 СМ СО Th Th Ю ІО

 

ч

I

 

Th

1

О

LO

LO

^ О) со со

ть

ть Th іо

со

ЮLO

оTh 05 СО со

Th Th Th іо со

юю

о_ ть о> со со

Th Th Th іо со

05 ■— 'CM C O N N

ОО О

c o o d d

S I M

Г Th СМ о

°ЮОООСО N

N--- - 00 СО ю со Th Th ю со

о о о о о

о о о о о

СО СО оо СО О Th Ю Ю со со

О- О о о о

о о о о о

СО — ю о Th ю іо со © о о о

оо о о

00 СО СО СО 05 Th ю іо со со О СО О СО ©

o' o' o' o' о"

 

 

 

ю

 

 

 

 

 

 

 

I O O C O O N

СМ

 

 

00

I о

о с

 

 

 

N- 00 со N- CM *

Th LO LO СО СО

00

 

 

0 5

I СО іО (

 

 

 

СО N- СО ^ 05 СМ

©^ о

о

о

о

 

 

 

 

 

 

 

 

СМ СО 1"Г оо 05 — Г

о

о

о

o' о"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—1—'—1—О)

 

 

 

 

 

см

 

 

-HCMlONN^

 

 

 

 

СО СО 05 со

Th Th ю

ю

со

 

 

 

СМ О

05 00 N- СО

 

 

 

 

 

о

Th о

со — <

00

 

 

 

 

 

I

см со ed Th

о

о

о

о

со

 

 

СМ СМ —*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

о

о

о

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО

 

 

со СО 05 см

СО Th

 

 

 

о

со со Th оо см

 

 

 

 

 

СО

 

 

05 оо со

N- со

 

 

 

см со со Th Th іо

I

 

I

 

 

00

 

 

см

— 7

— Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

СЧ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CU

 

 

 

 

 

 

о.

 

 

• О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>*

 

ОS о

 

 

 

 

 

 

 

 

lil н

 

 

 

S

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cg

 

 

• sS

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

 

5*

О,

 

 

со

 

 

Он

 

 

 

 

 

си

 

 

о»

У

 

 

 

 

 

 

«

Hc

 

 

я

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

я <о си

 

 

 

 

 

2

и

S

 

 

 

О

 

 

У ч—S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

’—1N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

03

 

 

2 и

 

 

 

 

СО

о.

 

 

, h ÖО.

 

СОо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CD

о о о о о о

 

 

 

 

л

с

>-<

 

 

 

 

Ё

О

О О О О О

с? иÜ

 

 

 

 

>»,5

 

 

 

 

 

ш “

 

 

 

 

н

 

%

о о о о о о

 

а I I I и I& зсоо о о о о

и л S

 

о

jfl

s

С М О О О О О - Ѳ * 0 ч « О О О О О О

У о о о о о

н

>> у

T h U O C O t ^ O O ^ s S c ^ c M C N C M C M C M

Ч CUTh ю СО N- 00

о

ч

h

 

 

 

о

 

 

 

cg >>

 

 

 

 

1=5 О

Ä

 

 

 

 

 

 

м Р

 

 

 

 

-*

 

300—400° С (а не 20—400° С), 400—500° С (а не 20—500° С)

20—750° С.

соответственно

интервала температур

интервалов температур

дано для

даны для 800° С).

* Значение коэффициента

** Значения коэффициента I. до 700 — 800° С (а не 20—