Главная » Статьи » Law-Preservation-labour / "Все богатство из Труда"(Библия) по Закону Сохранения Труда |
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
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: 2348
| Теги: |
Всего комментариев: 0 | |
Форма входа |
---|
Категории раздела | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Поиск |
---|
Наш опрос |
---|
Статистика |
---|
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
Друзья сайта |
---|
|