Alexander Vasiljev-Muller Dr.econ(PhD)

Publisher

Главная » Статьи » Law-Preservation-labour / "Все богатство из Труда"(Библия) по Закону Сохранения Труда

Suggestions for Japan and International Atomic Energy Agency (IAEA)/ИЗНОСОТЕРМОСТОЙКИЕ ХРОМОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ/А.В.Васильев
ИЗНОСОТЕРМОСТОЙКИЕ ХРОМОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ
 
          Гарнитура металлургических и термических печей в процессе эксплуатации испытывает воздействие температур до 1000 - 1100 °С, истирание огнеупорными материалами или нагретым металлом, различной частоты теплосмены [1]. В производственной практике рекомендуется изготавливать оснастку термических и металлургичес­ких печей из сплавов типа хромистых чугунов Х28Л, Х34Л [2, 3] и хромистых сталей (25Х23Н7СЛ). Защитные плиты тушильных вагонов в коксохимическом производстве работают в условиях интенсивных термических ударов в период выгрузки раскаленного кокса с темпера­турой более 1000 °С и охлаждения его потоками воды. Кроме того плиты подвергаются истирающему воздействию коксом: нагретым при загрузке и холодным при выгрузке. Защитные плиты тушильных ваго­нов в основном изготавливаются из чугунов типа ЖЧХ. Основной причиной выхода плит из строя являются термические трещины, возни­кающие в результате крайне частых теплосмен.
         Несмотря на очевидную техническую возможность широкого ис­пользования феррито-карбидных сплавов типа хромистых чугунов, в реальных производственных условиях они не всегда находят применение. Применение хромоникелевых сталей там, где с успехом могут быть использованы сплавы феррито-карбидного класса типа хромистых чугунов, сопряжено с нестабильными и сравнительно низкими физико- механическими свойствами последних (табл. 1). Поэтому проведение работ по повышению и стабилизации прочностных характеристик высокохромоуглеродистых сплавов без снижения их жаропрочных и износостойких свойств значительно расширит область их применения.
                                                                                                                 Таблица 1.
Основные физико-химические свойства высокохромоуглеродистых
сплавов Х28Л, X34Л
Наименование характеристики
Х28Л           
Х34Л       
Температура плавления, °С
1450
1350
Плотность, кг/м3
7400-7700
7300-7600
Коэффициент линейного расширения,
мм/мм °С 10/в степени -6/
9-10
9-10
Предел прочности при изгибе, Па
540-685
690-540
Стрела прогиба (мм) при длине 600 мм
6-8
5-6
Твердость, НВ
220-300
250-400
Ударная вязкость, Дж/м2 (без
надреза)
0,039-0,069
0,029-0,049

Теплопроводность, Вт/Мк

16,7-17,6

16,7-17,6

Удельное электрическое сопротив­
ление, см • м 10 /в степ. -4/

14-22

14-22

Магнитная проницаемость, Гн/м • 10~6

1-250

1-250

Жидкотекучесть

Низкая

Хорошая

Линейная усадка, %

1,5-1,8

1,5-1,8

Обрабатываемость

Удозлет.

Плохая

Склонность к образованию:
трещин горячих

Большая

Большая

трещин холодных
усадочных раковин
Небольшая
Большая
Большая
Большая
 
       Характеристики высокохромоуглеродистых сплавов определяются в основном типом и свойствами карбидной фазы. Легирование интен­сивными карбидообразующими, может сопровождаться растворением их в кубическом и тригональном карбидах (4), что повышает их термо­стойкость, а следовательно и жароизносостойкость сплавов.
        Интенсивность карбидообразующих тем сильнее и устойчивость карбидных фаз тем больше, чем менее достроена с/-полоса у металли­ческого атома [5]. Следовательно при наличии в сплаве одновременно хрома и молибдена в первую очередь образуются карбиды молибдена, а при наличии одновременно ванадия и молибдена в первую очередь образуются карбиды ванадия (в равновесных условиях).
       С целью изучения влияния хрома и углерода, а также дополнительно легирующих молибдена и ванадия на физико-механические характерис­тики высокохромоуглеродистых сплавов были проведены серии опыт­ных и опытно-промышленных плавок (36 плавок).
       Результаты стандартных и специальных методов исследования подвергли статистической обработке с применением ЭВМ. Парные зависимости между исследуемыми характеристиками и содержанием того или иного химического элемента искали в виде наиболее типичных уравнений (12 видов) для исследуемой области, а выбиралась зависи­мость с максимальным корреляционным отношением (табл. 2), по которой и строился график влияния содержания элемента на опреде­ленную характеристику (см. рис. 1).
       По общепринятым методикам проводили исследования предела прочности на сжатие при 20 °С и 800 °С, окалиностойкости. С целью более точной оценки эксплуатационных характеристик материалов усовершенствовали методику затухающего износа, разработанную М.Г.Морозовым. По мнению ряда исследователей, подобного типа испытания характеризуют не только жароизносостойкость, но и жаро­прочность материалов.
       Затухающий термоциклический износ отличается периодичностью контакта образцов с истирающим контртелом. Контртело нагрето до 600 °С, а образцы при разрыве контакта с истирающим контртелом охлаждаются водой со скоростью 300 - 400 °С/мин, или воздухом соскоростью 100 - 150 °С/мин. Этот метод позволяет производить срав­нительную оценку термоизносостойкости исследуемых сплавов. Оценка степени интенсивности затухающего износа проводилась не по диаметру, как предлагает А.М.Баранников, а по площади пятна износа. Это позволяет полнее отразить физическую сущность процесса из­нашивания. Испытания проводили при постоянной нагрузке (672Н w = = 343 Н), поэтому при увеличении пятна износа S удельное давление уменьшается и темп износа п снижается. Аналитическая зависимость имеет вид:
        где п - угловой коэффициент, интенсивность износа, S0 - начальная площадь пятна, постоянная для данного материала, мм2.
         Анализируя влияние содержания элементов в сплавах на предел прочности на сжатие установили, что молибден и ванадий при содержа­нии до 0,4 % способствуют повышению предела прочности на сжатие при 800 С (см. рис. 1). С повышением температуры испытаний интен­сивность отрицательного воздействия молибдена и ванадия снижается, также как хрома и углерода, что связано с образованием более тепло­стойких карбидов (Ме7С3 - Ме23С6) и их легированием.
       На окалиностойкость существенное влияние оказывает в основном хром. Молибден только свыше 0,5 % незначительно повышает окали­ностойкость, а ванадий, имеющий большое сродство к кислороду, незначительно снижает окалиностойкость (рис. 2). Это и понятно, т.к. хром способствует образованию самой жароупорной окисной пленки (Тпл = 22 75 °С) высокой плотности (2200 - 2600 кг/м3).
      Наибольший интерес представляют данные о влиянии содержания легирующих элементов на термоизносостойкость, определяемую по
     методике затухающего термоциклического износа (рис. 3). При повьи шении содержания углерода термоизносостойкость падает, а с повы­шением содержания хрома - увеличивается. Это, по-видимому, объяс­няется тем, что хром способствует образованию более теплостойких карбидов Ме23С6, а углерод - Ме7С3. Влияние ванадия и молибдена более сложно, введение их до 0,4 % увеличивает термоизносостой­кость, которая при больших содержаниях ванадия и молибдена сни­жается. Положительное влияние молибдена и ванадия на физико-ме- ханические характеристики, объясняется легированием ими сложных карбидов [ Ре21(Мо, \02С6; (Сг, Те, Мо, \023 С6 ] согласно данным рентгеноструктурного и карбидного химического анализов (табл. 3), а также образованием самостоятельных карбидов (Мо2С и УС), обна­руженных электронномикроскопическим анализом. Отрицательное влияние повышенного содержания молибдена и ванадия на термоиз­носостойкость связано как со стабилизацией хромом остаточного аустенита, так и с образованием хрупких, твердых, выкрашивающихся соединений. Так в сплавах с пониженной термоизносостойкостью, содержащих молибден больше оптимального количества, найден нитрид Мо2,1Ч, кроме этого обнаружен в сплавах и остаточный аустенит.
Зависимости влияния молибдена и ванадия на термоизносостой­кость носят экстремальный характер, как и их влияние на износостой­кость в высокохромоуглеродистых чугунах (200 х 20) при увеличении содержания молибденом более 2,0 %, а ванадия - более 1,0 %. Отме­тим, что именно со стабилизацией остаточного аустенита связывают авторы [6] экстремальный характер влияния молибдена и ванадия, в то время как В.И.Тихонович считает, что снижение износостойкости при легировании молибденом более 2,0 % связано с образованием значи­тельного количества выкрашивающейся интерметаллидной Х-фазы [7]. Это согласуется со сделанным нами заключением о причинах отрицательного влияния значи ильных содержаний молибдена и вана­дия на термоизносостойкость в высокохромоуглеродистых сплавах. Образованием хрупких, твердых, выкрашивающихся соединений объясняется, по-видимому, и отрицательное влияние молибдена и ванадия при содержании более 0,4 и 0,65 % соответственно на предел прочности при сжатии - при 20 и 800 °С.
Выведенные зависимости позволяют глубже понять механизм влияния ряда легирующих элементов и выбрать их оптимальное содер­жание для износожаростойких высокохромоуглеродистых сплавов.
 
 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
 
             1. Горшков A.A. Отливки металлургического оборудования. - М.: Машгиз, 1947. - 284 с.
             2. Машиностроительные материалы: Краткий справочник./Под редакцией В.М.Рас- катова. - М.: Машиностроение, 1980. - 511 с.
           3. Maratray F. Contribution о letude de Billages Fe-Cr-Mo-C. "Bult Corele etuemetal". 1973, [12], p. 11 - 54.
            4. Гуляев Б.Б. Литейные процессы. - Москва - Ленинград: Машгиз, 1966. - 416 с.
            5. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. - М.: Металлургия, 1967. - 798 с.
           6.Кириевский Б.А., Смолякова Л.Г., Костинская Н.Я. Влияние лигирующих элемен­тов на структуру и стойкость высокохромистого чугуна при абразивном изнаши- вании.//Литые износостойкие материалы: Темат. сб. научн. тр./ИПЛ АН УССР. Киев: 1978, с. 53-57.
           7. Тихонович В.И., Горский В.В., Коваленко О.И., Иванова Е.К. Карбидные фазы и распределение хрома в сплаве 130 х 15, дополнительно легированном ванадием, ниобием, молибденом и вольфрамом://Литые износостойкие материалы: Темат. сб. научн. тр. Киев:/ИПЛ АН УССР, 1978, с. 25 - 31.


Источник: http://iescr-catholic.ucoz.de/blog/to_prevent_explosions/2011-03-14-7
Категория: Law-Preservation-labour / "Все богатство из Труда"(Библия) по Закону Сохранения Труда | Добавил: Vasiljev (2011-04-12) | Автор: Александр Васильев
Просмотров: 1701 | Теги: Maratray F., Reactor of Japan, Dr Alexander Vasiljev-Muller | Рейтинг: 5.0/1 |
Всего комментариев: 0
Приветствую Вас Гость