Факторы определяющие жаропрочность

Жаропрочность, т. е. сопротивление сталей и сплавов малой пластической деформации, определяется многими причинами. Для металлов жаропрочность определяется прежде всего уровнем энергии межатомной связи, величиной сил этой связи в кристаллической решетке, о чем дают представление такие константы металлов, как температура плавления, характеристическая температура, параметры самодиффузии, температура рекристаллизации и др., а также величиной зерен и блоков и состоянием их границ, степенью несовершенства кристаллической решетки, количеством и плотностью дислокаций и т. д.

Жаропрочность сталей и сплавов с относительно устойчивым твердым раствором определяется теми же причинами, что и для металлов, но кроме того, значение имеют параметры диффузии растворенных в твердом растворе атомов легирующих элементов и примесей, термическая устойчивость карбидной фазы и структурная стабильность в отношении перераспределения легирующих элементов между твердым раствором и карбидной фазой, роста и распределения карбидной фазы.

Для сталей и сплавов с неустойчивым твердым раствором и стареющих жаропрочность, помимо тех же факторов, что и для двух первых случаев, дополнительно определяется энергией связи в химических соединениях (интерметаллидах, карбидах, нитридах). Также имеют значение и связанные с энергией связи температуры образования и коагуляции упрочняющих фаз, сосуществующих с твердым раствором, температура диссоциации фаз и их растворение. Кроме того, жаропрочность этих сталей и сплавов определяется количеством и распределением упрочняющей фазы, образованием новых фаз с течением времени и другими структурными изменениями, т. е. степенью устойчивости структуры во времени при рабочих температурах.

Для металлов при температурах выше температуры рекристаллизации, при которых происходит быстрый возврат свойств деформированного металла наблюдается хорошее совпадение между энергией активации ползучести и такими константами металлов, как, например, энергия активации самодиффузии и температура плавления. Наблюдается также связь между энергией активации ползучести металлов и его атомным номером.

Все металлы, имеющие более высокую температуру плавления, обладают большей величиной энергии активации ползучести.

При более низких температурах указанных закономерностей для металлов не наблюдается, поскольку в процессе деформации при ползучести, особенно случае повышенной скорости и значительной деформации, происходят структурные изменения металла во времени, что в свою очередь изменяет величины констант, с которыми связан процесс ползучести металлов. При таких температурах и для относительно чистых металлов вступает в действие структурный фактор, влияние которого на процесс ползучести изменяется времени, т. е. с увеличением деформации.