9.Жаропрочные стали и сплавы.

При повышенных температурах (≥500 ⁰С) по нагрузкой в металлах развивается ползучесть, которая объясняется термо-диффузионным перемещением дислокаций. Чем надежнее заблокированы дислокации интерметаллидными включениями, тем меньше ползучесть, тем выше жаропрочность.

Жаропрочность может быть оценена двумя показателями: условным пределом ползучести и пределом длительной прочности.

Условный предел ползучести – это напряжение, которое вызывает за установленное время испытания при данной температуре заданное удлинение образца или заданную скорость деформации. Например,

Предел длительной прочности – это напряжение, которое образец выдерживает установленное время при заданной температуре не разрушаясь. Например, или

Жаропрочность зависит от прочности межатомных связей (показатель – температура плавления) и от эффективности препятствий движению дислокаций при высоких температурах. Структура жаропрочного сплава – это легированный твердый раствор с крупным зерном, внутри зерен и на границах которого равномерно распределены дисперсные включения карбидных и интерметаллидных фаз. Такая структура образуется после закалки и последующего старения при температурах, близких к рабочим.

Для работы при 500-750 ⁰С применяют стали, 600-950 ⁰С - сплавы на основе никеля и кобальта, а для работы при 1000-1500 ⁰С – сплавы на основе Мо, Nb, Ta, W.

Жаропрочные стали применяют для работы при 500-750 ⁰С.

При температурах 500-600 ⁰С применяют стали перлитного класса, например, 16М, 15ХМФ, 12Х2МФСР. Котельная сталь 15ХМФ имеет

Еще более жаропрочны стали аустенитного класса: 10Х18Н10Т, 10Х11Н23Т3М

Инструментальные стали и сплавы.

Применяются для режущего, ударного, деформирующего и мерительного инструмента. Особенность маркировки – содержание углерода в десятых долях. Они должны обладать высокой твердостью (НR_с=60-65), прочностью, износостойкостью, иногда вязкостью.

Все инструментальные стали делят на три группы: 1) не обладающие теплостойкостью; 2) полутеплостойкие, выдерживают нагрев до 400-500 ⁰С; 3) теплостойкие – до 550 – 650 ⁰С.

Стали для режущего инструмента.

А. Углеродистые. У7А…У13А. Теплостойкость до 200 ⁰С. Применяют для изготовления слесарного и деревообрабатывающего инструмента. Термообработка – закалка с 760-810 ⁰С в воду или растворы солей, иногда подогретые. Отпуск – 150-170 ⁰С. Прокаливаемость низкая.

Б. Легированные, не теплостойкие (200-250 ⁰С) Легируют Cr, V, Si, Mn, W. Сумма легирующих ≤ 3-4%. Эти стали имеют повышенную прокаливаемость, поэтому закаливают в масло или горячие среды. Например, 11ХФ, 13Х – для инструм.  до 15 мм.; 9ХС, ХВСГ – для инструмента  до 80 мм.; В2Ф, ХВ4 – для пил по металлу, граверного инструмента.

В. Быстрорежущие стали. Имеют теплостойкость до 600-650 ⁰С. Основные легирующие элементы - W, Mo, которые образуют карбиды и придают режущие свойства. Легируют также Cr,V, Co. Широко известны быстрорежущие стали Р18 (8Х4В18МФ); Р9 (9Х4В9Ф2М); Р6М5 (9Х4В6Ф2М5). Для обработки высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей применяют кобальтсодержащие быстрорежущие стали, например,Р6М5К5, Р18К5Ф2, Р2АМ9К5. Термообработка: закалка с 1270-1290 ⁰С в масло или расплавл. солях (400-500 ⁰С). Количество А_ост.30%. Для его распада дают 3^х-кратный отпуск при 550-570 ⁰С, 1 час или обработку холодом (-80 ⁰С) + 2^х-кратный отпуск.

Более высокую теплостойкость имеют металлокерамические твердые сплавы