Свойства жаропрочных сталей

Титановых и жаропрочных сплавов.

Обработка коррозионностойких и жаростойких сталей,

Изготовление деталей из коррозионностойких и жаростойких сталей, титановых и жаропрочных сплавов связано с увеличением трудоемкости обработки вследствие снижения скорости резания. Обработка этих материалов требует совершенствования существующих технологических процессов и применения инновационных инструментальных материалов.

В связи с этим необходимо совершенствование режущего инструмента путем оснащения его инновационными инструментальными материалами с многофункциональным покрытием для повышения эффективности процесса резания указанных материалов.

К группе труднообрабатываемых материалов обычно относят жаропрочные, коррозионностойкие стали и сплавы, а также материалы с особыми свойствами.

К жаростойким (окалиностойким) сталям и сплавам относят стали и сплавы с высокой сопротивляемостью химическому разрушению поверхности в газовых средах при температурах выше 550°С при ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Жаростойкость характеризует сопротивление металла окислению при высоких температурах. В частности для повышения окалиностойкости стали легируют хромом, алюминием, кремнием.

К жаропрочным сталям и сплавам относят стали и сплавы, обладающие повышенными механическими свойствами при высоких температурах. Жаропрочность это способность материала противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах. Для повышения жаропрочности осуществляют легирование стали молибденом, хромом, никелем и др.

В таблицах 4.17, 4.18, 4.19, 4.20 показаны состав и свойства типичных труднообрабатываемых жаропрочных сталей и сплавов.

4.17. Состав хромо-никелевых жаропрочных сталей, %

Марка	С	Cr	Ni	Дополнительное легирование
09Х14Н16Б	0,07-0,12	13-15	14-17	0,9-1,3 Nb
09Х14Н19В2БР	0,07-0,12	13-15	18-20	2,0-2,8 W 0,9-1,3 Nb
08Х18H10T	<0,12	17-19	9-11	0,5-0,7 Ti
08Х18H12Б	<0,08	17-19	11-13	0,8-1,2 Nb
09Х14Н19В2БР	0,07-0,12	13-15	18-20	2,0-2,8 W, 0,9-1,3 Nb
4Х14H14B2M	0,4-0,5	11-13	13-15	2,0-2,8 W, 0,2-0,4 Mo
ХН35ВТЮ	<0,08	14-16	33-37	2,8-3,5 W, 2,4-3,2 Ti 0,7-1,4 Al

Примечание. Стали содержат 1-2 % Mn. Стали с буквой Р в марочном обозначении содержат 0,002 % В.

Марка стали	Окали- ностой­кость, °С	Кратковременная прочность, МПа	Длительная прочность, МПа
600° С	700° С	800° С	600° С	700° С
08Х18Н10Т 08Х18Н12Б 1Х14Н18В2БР 1Х14Н18В2Б				- -
4Х14Н14В2М. 4Х12Н8Г8МФБ Х12Н20ТЗР	- - -			-	230 450 550

В современных авиационных двигателях наиболее ответственными элементами являются турбинные и компрессорные лопатки (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Материалы, применяемые в авиационном двигателестроении

(турбовинтовой двигатель - разрез)

Мощность авиационного двигателя в большой степени зависит от максимальной температуры рабочего тела (газа), при которой длительное время могут работать лопатки. В реактивных двигателях нового поколения лопатки турбин разогреваются до 700-900° С, четко прослеживается тенденция повышения этой температуры. Для лопаток турбин применяют аустенитные стали и сплавы на основе титана, никеля

Большинство таких материалов характеризуется низкой обрабатываемостью, которая ухудшается по мере повышения жаропрочных свойств. В частности, это относится к никелевым и титановым сплавам, композитам на основе алюминиевых и титановых сплавов, упрочненных полимерными материалами, а также интерметаллоидам типа Ti-Al, Ni-Al и др.

Преимущественное применение имеют сплавы никеля, содержащие, как правило, хром (около 15-20%) и другие довольно многочисленные присадки. Жаропрочные никелевые сплавы характеризуются высокой прочностью и малой скоростью разупрочнения. На рис. 4.21 и 4.22 показаны зависимости жаропрочных свойств никелевых сплавов от времени при различных температурах.

4.19. Состав дисперсионно твердеющих никелевых жаропрочных сплавов, %

Марки	Cr	Ti	Al	Fe	C	Прочие
ХН77ТЮ	19-22	2,3-2,7	0,55-0,95	4,0	0,06	≤0,01Сe
ХН77ТЮР	19-22	2,3-2,7	0,55-0,95	4,0	0,06	≤0,01Сe
ХН70ВМТЮ	13-16	1,8-2,3	1,7-2,3	5,0	0,12	5-7 W, 2-4 Mo, 0,1-0,5 V, ≤0,02Сe