Для высокотемпературного применения представляют интерес четыре интерметаллидные фазы: Ti3Al(α2), TiAl(γ), TiAl2 и TiAl3.

Максимальная рабочая температура Ti3Al на воздухе не превышает 650 С. Имеются сложности при получении слитка, ковке или листовой прокатке. Повышения пластичности интерметаллида Ti3Al при комнатной температуре добиваются путем дополнительного легирования и термической обработки. Основным легирующим элементом является ниобий. При легировании ниобием образуется упорядоченная орторомбическая фаза на основе интерметаллида Ti2AlNb. Сплавы на основе интерметаллида Ti2AlNb выделяют в самостоятельную групппу. Легирование ниобием повышает прочность, пластичность, вязкость и характеристики жаропрочности. Ниобий содержится и в российских и в зарубежных сплавах. Первым зарубежным промышленным интерметаллидным сплавом на основе титана является сплав альфа-2 (Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo)

Интерметаллиды TiAl(γ) для повышения стойкости к окислению и сопротивлению ползучести также легируют ниобием. В зависимости от содержания ниобия принята классификация данных сплавов на четыре группы I - Ti-48Al-2Nb, II - Ti-(46-47)Al-(2-3)Nb, III - Ti-45Al-(5-10)Nb, IV - Ti-45Al-(5-7)Nb-RM (RM - тугоплавкий элемент). Сплавы с высоким содержанием ниобия (III и IV типа), известные как TNB и TNM относят к сплавам нового класса.

Интерметаллидные сплавы на основе TiAl(γ) пока наиболее привлекательны для применения при изготовлении компонентов авиационных двигателей, в частности лопаток турбины низкого давления с рабочей температурой до 730 С. Интерметаллиды TiAl3 характеризуются наибольшей стойкостью к окислению и представляют интерес в качестве основы при разработке новых классов конструкционных материалов.

В ВИАМ разработаны сплавы ВТИ-1, ВТИ-2, ВТИ-4, ВИТ-1 на основе системы Ti–Al–Nb–Zr–Si.

Сплав ВТИ-2 рекомендован для изготовления деталей авиадвигателей (сопловые лопатки, корпуса) с рабочей температурой до 650°С (длительно) и до 700°С (кратковременно).

Сплав ВТИ-4 рекомендуется для изготовления корпусных, статорных деталей авиадвигателей, облегченных панелей и элементов аэрокосмических конструкций с рабочей температурой до 650°С (длительно) и до 700°С (кратковременно).

Сплав ВИТ1 рекомендован для изготовления деталей авиадвигателей (сопловые лопатки) с рабочей температурой до 700°С (длительно). 

14. Эксплуатационные свойства интерметаллидных сплавов на основе титана. Изменение свойств в зависимости от режимов термообработки.

См. Пути оптимизации эксп.хар.

15. Перспективные технологические процессы литья лопаток ГТД, в т.ч. процесс литья лопаток из интерметаллидных никелевых и титановых сплавов.

16. Никелевые сплавы, применяемые в авиадвигателестроении.

17. Литейные жаропрочные сплавы и защитные покрытия для турбинных лопаток ГТД.

18. Формирование структурно-фазового состояния в процессе получения лопаточных заготовок. Виды основных дефектов в литых лопатках.

---

Агаркова Е.О.

19. Понятие коррозионной стойкости. Коррозионностойкие стали.

20. Требования, предъявляемые к коррозионностойким сталям.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться коррозионному воздействию среды – может определяться качественно и количественно: изменением массы образцов; объемом выделившегося водорода (или поглощенного кислорода); уменьшением толщины образцов; изменением показателей физ. или мех. свойств; плотностью тока коррозии; глубиной структурных изменений и др.

Чтобы сталь являлась коррозионностойкой, в ней должно быть не менее 13% Cr

21. Ферритные хромистые коррозионностойкие стали.

22. Мартенситные и мартенситно-ферритные хромистые коррозионностойкие стали.

23. Диаграмма Шеффлера.

24. Диаграмма Потака-Сагалевич

25. Коррозионностойкие хромоникелевые стали аустенитного класса.

8-12% Ni (8% - минимальное содержание никеля, чтобы сталь была аустенитной)

18% Cr

не более 0,1% C

Х18Н9

Х18Н10

12Х18Н10Т

При холодной пластической деформации в этих сталях может происходить мартенситное превращение.

При содержании 8% Ni и 18% Cr Т_{начала мартенситного превращения} ниже комнатной.

Аустенит – деформируемый

Мартенсит – хрупкий; прочный

Могут упрочняться из-за мартенсита деформации. Появление мартенсита возможно при обработке холодом.

Преимущества: высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред).

Недостаток: склонность к МКК (по границам зерен).

МКК возникает из-за того, что по границам зерен, богатым углеродом, он связывается в карбиды Cr₂₃C₆. В результате в приграничных участках происходит обеднение хромом твердого раствора и эта «обедненная» концентрация (<12%) не обеспечивает кор.ст.

Выделение карбидов по границам зерен снижает пластичность стали.

Меры борьбы с МКК:

1. Снижение содержания С до значений, не превышающих его предельную растворимость в аустените при комнатной температуре (0,02%).

2. Введение в сталь сильных карбидообразователей (Ti, Nb) для связывания С в спец.карбиды.

3. Закалка сталей от 1050-1100 ℃, которая обеспечивает растворение специальных карбидов.

4. Стабилизирующий отжиг при 850-950 ℃. Он приводит к выравниванию состояния аустенита по телу зерна.

Заменителем Ni в аустенитных сталях может быть Mn

14Х14АГ15, 10Х14Г14Т – Ni нет

20Х13Н4Г9, 12Х17Г9АН4 – частичная замена Ni (для работы в средах средней агрессивности).

Если снизить содержание C до 0,01%, то такие стали могут работать при криогенных температурах.

26. Коррозионностойкие хромоникелевые стали аустенито-ферритного и аустенито-мартенситного класса.

27. ТО инструмента из быстрорежущих сталей. Закалка.

Закалка (высокотемпературный нагрев под закалку, при котором вторичные карбиды растворяются в аустените, обогащая его углеродом и ЛЭ, это является основным условием обеспечения теплостойкости). Проводится в масле.

---

28. ТО инструмента из быстрорежущих сталей. Изотермический отжиг.

29. Инструментальные стали. Классификация. Основные свойства.

К ним предъявляются повышенные требования по основным свойствам:

Твердость (HRC 60-65);

Теплостойкость – способность сохранять твердость HRC 60 после четырехчасового нагрева до определенной температуры;

Прочность

Ударная вязкость

Износостойкость

Прокаливаемость

По технологическим свойствам:

Стали должны обладать горячей пластичностью;

Хорошо обрабатываться резанием в отоженном состоянии;

Шлифоваться в закаленном состоянии.

30. Стали для режущего инструмента (углеродистые, легированные).

Углеродистые

Легированные

Легирование производится для повышения прокаливаемости.

31. Штамповые стали. Принципы выбора состава штамповых сталей.

32. ТО инструмента из быстрорежущих сталей. Старение.

33. Быстрорежущие стали. Требования, предъявляемые к быстрорежущим сталям.

Инструментальная высоколегированная сталь, сохраняющая высокую твёрдость при нагреве до 600 °С.

Инструментальная сталь, относящаяся к карбидному (ледебуритному) классу. Маркируется путем простановки в начале марки буквы «P», за которой идет цифра, указывающая концентрацию вольфрама в процентах. Кроме вольфрама в стали присутствуют другие карбидообразующие элементы (ванадий (V), хром (Cr), молибден (Mo)).

Быстрорежущие стали обладают высокой твердостью (HRC 62...64) и теплостойкостью. Эти свойства достигаются после специальной термообработки, состоящей из закалки с температуры 1250...1290 °С, последующей обработки холодом при температуре минус 80 °C и последующего трехкратного отпуска при температуре 560 °С. После такой термообработки режущие свойства стали сохраняются до температуры 650 °С. Для дальнейшего повышения теплостойкости в быстрорежущей стали увеличивают концентрацию ванадия и молибдена и вводят кобальт. Из-за высокого содержания вольфрама быстрорежущие стали являются дорогостоящими. С целью снижения их стоимости заменяется часть вольфрама его химическим аналогом - молибденом.

Высокая твердость обеспечивается за счет легирования V. Он образует в стали наиболее твердый карбид, который увеличивает теплостойкость и твердость, благодаря эффекту дисперсионного твердения (из пересыщенного твердого раствора выделяются частички дисперсионной фазы).

Теплостойкость обеспечивается за счет легирования W и Mo.

34. Легирующие элементы в штамповых сталях.

35. Требования, предъявляемые к сталям, эксплуатируемым при высоких температурах.

36. Принципы создания жаропрочных сталей.

37. Хромистые теплостойкие стали.

38. Аустенитные жаропрочные стали

- Гомогенные АЖС

- Аустенитные стали с карбидным упрочнением

- Аустенитные стали с интерметаллидным упрочнением

Рабочие тем-ры сталей на основе Fe_α ограничены тем-рой 650 ℃.

---

При создании жаропрочных аустенитных сталей необходимо решить след.задачи

1. Обеспечить путем легирования получение стабильной структуры, в которой мжно растворить другие элементы. Ni (Mn)

2. Ввести в основу сплава элементы, обеспечивающие твердорастворное упрочнение и повышающие жаростойкость. Cr, Mo, W

3. Доп.легировать сталь элементами, способствующими гетерогенизации стр-ры за счет дисперсных термически устойчивых упрочняющих фаз, выделяющихся при старении.

4. Ввести микродобавки элементов, упрочняющих и очищающих границы зерен.

Главный элемент, стабилизирующий аустенитную структуру – Ni

Cr повышает стойкость к окислению. Можно использовать при повышенных температурах

Марки сталей

1. 9Х5ВФ – сталь для режущего инструмента легированная с глубокой прокаливаемостью

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	0,9	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы.
W	1	Ферритообразующий	Обеспечивают высокую твердость после закалки (HRC 65..67) из-за получения карбида Me6C и мартенсита с высоким сод.С.
Cr	5	Ферритообразующий	Обеспечивает прокаливаемость. Повышает устойчивость переохлажденного аустенита.
V	1	Ферритообразующий	Увеличивает кол-во карбидообразователей. Позволяет обеспечить меньшую чувствительность к перегреву.
ТО
Закалка при 950…1000 ℃ в масле. Отпуск 280..300 ℃ или 400..420 ℃.
Применение
Для ножей, применяемых для фрезерования древесины, строгальных пил и других деревообрабатывающих инструментов.

2. Р18 – сталь быстрорежущая теплостойкая

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	0,73-0,83	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы.
W	18	Ферритообразующий	Обеспечивают красностойкость благодаря образованию карбидов (Me6C).
Cr	4	Ферритообразующий	Обеспечивает прокаливаемость.
V	1-1,4	Ферритообразующий	Образует в стали наиболее твердый карбид с формулой VC, который увеличивает красностойкость и твердость, благодаря эффекту дисперсионного твердения (из пересыщенного тв.р-ра выделяются частички дисперсной фазы).
ТО
1). Изотермический отжиг (840-860 ℃) с выдержкой при 720-750 ℃ 2). Высокотемпературная закалка в масле 3). Трехкратный отпуск (при 550-560 ℃ по 1 ч каждый)
Применение
Все виды режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей.

3. Р6М5 – сталь быстрорежущая умеренной теплостойкости

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	0,82-0,9	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы и сдвигает ее границы к более высоким содержаниям Cr.
Mo	5	Ферритообразующий	Обеспечивают красностойкость благодаря образованию карбидов (Me6C).
W	6	Ферритообразующий
Cr	4	Ферритообразующий	Обеспечивает прокаливаемость.
V	1,7-2,1	Ферритообразующий	Образует в стали наиболее твердый карбид с формулой VC, который увеличивает красностойкость и твердость, благодаря эффекту дисперсионного твердения (из пересыщенного тв.р-ра выделяются частички дисперсной фазы).
ТО
1). Изотермический отжиг (840-860 ℃) с выдержкой при 720-750 ℃ 2). Высокотемпературная закалка в масле 3). Трехкратный отпуск (при 550-560 ℃ по 1 ч каждый)
Применение
Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей. Предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, работающего с ударными нагрузками.

---

4. Р18К5Ф2 – сталь быстрорежущая повышенной теплостойкости

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	0,85-0,95	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы.
Co	5	Аустенитообразующий	Повышает красностойкость. Увеличивает твердость.
W	18	Ферритообразующий	Обеспечивают красностойкость благодаря образованию карбидов (Me6C).
Cr	4	Ферритообразующий	Обеспечивает прокаливаемость.
V	2	Ферритообразующий	Образует в стали наиболее твердый карбид с формулой VC, который увеличивает красностойкость и твердость, благодаря эффекту дисперсионного твердения (из пересыщенного тв.р-ра выделяются частички дисперсной фазы).
ТО
1). Изотермический отжиг (840-860 ℃) с выдержкой при 720-750 ℃ 2). Высокотемпературная закалка в масле (1270-1290 ℃) 3). Трехкратный отпуск (при 560-580 ℃ по 1 ч каждый)
Применение
Для черновых и получистовых инструментов при обработке высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей.

5. Р6АМ5Ф3 – сталь быстрорежущая

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	1	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы и сдвигает ее границы к более высоким содержаниям Cr.
Mo	5	Ферритообразующий	Обеспечивают красностойкость благодаря образованию карбидов (Me6C).
W	6	Ферритообразующий
V	3	Ферритообразующий	Образует в стали наиболее твердый карбид с формулой VC, который увеличивает красностойкость и твердость, благодаря эффекту дисперсионного твердения (из пересыщенного тв.р-ра выделяются частички дисперсной фазы).
N	0,1	Аустенитообразующий	Обеспечивает торможение роста аустенитного зерна при нагреве под закалку, повышение износостойкости и теплостойкости.
Cr	4	Ферритообразующий	Обеспечивает прокаливаемость.
ТО
1). Изотермический отжиг (840-860 ℃) с выдержкой при 720-750 ℃ 2). Высокотемпературная закалка в масле (1210-1230 ℃) 3). Трехкратный отпуск (при 540-560 ℃ по 1 ч каждый)
Применение
Для чистовых и получистовых инструментов при обработке нелегированных и легированных конструкционных сталей

6. Х6ВФ – сталь штамповая для холодного деформирования

ЛЭ	%	Тип ЛЭ	Влияние ЛЭ
С	1	Аустенитообразующий	Расширяет область γ-фазы.
W	1	Ферритообразующий	Входит в состав тв.р-ра и карбидов. Увеличивает прокаливаемость, будучи в тв.р-ре.
Cr	6	Ферритообразующий	Увеличивает прокаливаемость. Может образ.спец.карбиды.
V	1	Ферритообразующий	Увеличивает прокаливаемость, уменьшает чувствительность стали к перегреву, усиливает интенсивность дисперсионного твердения и повышает теплостойкость.
ТО
Изотермический отжиг при температуре 830-850 °С с последующим охлаждением до 700-720 ℃; выдержка 2-3 ч; охлаждение на воздухе.
Применение
Резьбонакатанный инструмент (ролики и плашки), ручные ножовочные полотна, бритвы, матрицы, пуансоны, зубонакатники и др. инструменты, предназначенные для хол.деф., для дерево

---

Смотрите также файлы

• Шпоры по сталям.doc

• Ответы на контрольные вопросы по хромоникелевым сталям.docx

• Ответы на вопросы.docx

• Практическая работа №1.docx

• Практическая работа №2.docx