Östenitik paslanmaz çelik. Yüksek alaşımlı östenitik çelikler ve alaşımlar. Osnitik çeliklerden yapılmış ürünler
Östenitik ısıya dayanıklı çelikler, motor valflerinin, gaz türbin kanatlarının ve jet motorlarının diğer "sıcak" parçalarının imalatında kullanılır - esas olarak 600-700 °C'de çalışmak üzere.
Tüm östenitik ısıya dayanıklı çelikler, büyük miktarda krom ve nikelin yanı sıra diğer elementlerin katkılarını da içerir.
Östenitik ısıya dayanıklı çeliklerin bir dizi ortak özelliği vardır: yüksek ısı direnci ve kireç direnci, yüksek süneklik, iyi kaynaklanabilirlik ve büyük doğrusal genleşme katsayısı. Ancak perlitik ve martensitik çeliklerle karşılaştırıldığında teknolojik açıdan daha az gelişmişlerdir: bu alaşımların işlenmesi ve kesilmesi zordur; kaynak dikişinin kırılganlığı arttı; Aşırı ısınma sonucu elde edilen iri taneli yapı, bu çeliklerde faz yeniden kristalleşmesi olmadığından ısıl işlemle düzeltilemez. 550-600 °C aralığında bu çelikler, tane sınırları boyunca çeşitli fazların çökelmesi nedeniyle sıklıkla kırılgan hale gelir.
Östenitik çelikler iki gruba ayrılabilir:
1) ısıl işlemle sertleştirilmemiş, yani. dispersiyon sertleşmesine eğilimli değil (aslında ikinci aşamaları içermelerine rağmen, ancak güçlü bir yaşlanma etkisine neden olmayan miktarlarda bunlara şartlı olarak homojen diyelim):
2) Isıl işlemle sertleştirilir ve sertleştirme + temperlemeden sonra kullanılır. Güçlendirme, karbür, karbonitrit veya intermetalik fazların çökelmesi nedeniyle oluşturulur. Yaşlanma yeteneği, belirli elementlerin (krom ve nikel hariç) çözünürlük sınırını aşan miktarlarda bulunmasından kaynaklanmaktadır.
Bu çeliklerin ana alaşım bileşenleri krom ve nikeldir. Birincisi kireç direncini belirler ve nikel, ostenitin stabilitesini belirler. Nikel eksikliği durumunda, ısı direncini olumsuz etkileyen α-fazının kısmi oluşumu mümkündür.
En önemli östenitik ısıya dayanıklı çeliklerin bileşimi tabloda verilmiştir. 67. Birinci (homojen) grubun çelikleri ısıya dayanıklı ve paslanmaz çelik olarak kullanılır, bu nedenle bir sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak açıklanacaklardır, ancak burada kendimizi onların kireç direnci ve ısı direncine ilişkin verilerle sınırlayacağız (bkz. Tablo 68, 69).
Çalışma sıcaklıklarına (500-700 °C) uzun süre maruz kalmak, tane sınırları boyunca fazla fazların salınması (Şekil 336) ve metaller arası bir bileşik olan -faz (sigmatizasyon) olarak adlandırılan oluşumun oluşması nedeniyle çeliği kırılganlaştırır. tür Bu dönüşümler çok yavaş ilerler.
İkinci grubun çelikleri, birinciden farklı olarak kararsızdır ve katı çözeltinin ayrışması nedeniyle (viskozite azalır) sertleşmeye eğilimlidir.
Bu çeliklerin ısıl işlemi 1050-1100°C'de suda su verme ve 600-750°C'de temperleme-yaşlandırmadan oluşur. Bu temperleme - yaşlanma nedeniyle sertlikte bir artışa neden olur
Tablo 67. (taramaya bakın) Östenitik ısıya dayanıklı çeliklerin bileşimi (GOST 5632-72), %
Pirinç. 336. Östenitik ısıya dayanıklı çeliğin mikro yapısı, a - sertleşmeden sonra; b - 650 °C'de olgunlaştırıldıktan sonra
dispersiyon sertleşmesi: yaşlanma sırasında fazla fazlar esas olarak tane sınırları boyunca salınır (bkz. Şekil 336).
Elbette bu tür ısıl işlemlerin amacı ısı direncini arttırmaktır; İkinci grubun östenitik çelikleri ısı direncine sahiptir
homojen östenitik çeliklerden daha yüksektir, bu da ikinci fazın ince dağılımıyla açıklanmaktadır, ancak bu yalnızca kısa hizmet ömrü için bir avantajdır; Uzun servis ömürleri boyunca aşırı sertleşme fazı pıhtılaşır ve ardından homojen alaşımlar, ısı direnci açısından çökeltmeyle sertleşen alaşımları geride bırakabilir.
Bu, tabloda verilen verilerin karşılaştırılmasında görülebilir. 68 ve 69.
Tablo 68. (taramaya bakın) Bazı östenitik çeliklerin özellikleri (homojen)
Tablo 69. (taramaya bakın) Bazı çökelmeyle sertleşen östenitik çeliklerin ısıya dayanıklılık özellikleri
Aşağı yukarı genel amaçlar için bu çeliklere ek olarak, daha dar uygulamalar için östenitik ısıya dayanıklı çelikler de vardır: yüksek kireç direncine sahip döküm parçalar (örneğin imbikler gibi fırın parçaları), ısınmaya maruz kalan kaplama malzemesi vb. için.
Bu özel ısıya dayanıklı ve tufala dayanıklı alaşımlardan bazılarının tufal direncini gösteren bileşimleri Tabloda verilmiştir. 62.
Yüksek sıcaklıklardan oda sıcaklığına ve altına soğutulduğunda y-katı çözeltisinin (östenit) yapısını koruyan, krom, nikel ve manganez ile alaşımlı çelik. Ferritik paslanmaz çeliğin aksine, östenitik paslanmaz çelik manyetik değildir, orta derecede sertliğe ve dayanıma, düşük akma dayanımına ve yüksek sünekliğe sahiptir. Azizler (b ve d) %50. Östenitik paslanmaz çelikle ilgili olarak sertleştirme termal bir işlemdir. östenitik yapıyı sabitleyen işlem. Çelikteki nikel veya manganez içeriği tamamen östenitik bir yapının oluşumu için yetersiz olduğunda, ara yapılar elde edilir: östenit + ferrit, östenit + martensit vb. Fe-Cr-Mn sisteminin çeliğinde düşük verimlilik nedeniyle Östenit yapısının oluşumunda manganez, östenit+ferrit veya östenit-4-martensitten daha gelişmiştir.
Krom içeriğindeki artış, titanyum, niyobyum, silikon, tantal, alüminyum ve molibdenin eklenmesi ferrit fazının oluşumuna katkıda bulunur. Aksine, nikel içeriğindeki artış ve nitrojen, karbon ve manganezin eklenmesi, ostenitin varoluş aralığının genişletilmesine ve daha fazla stabilitesine katkıda bulunur. Alaşım elementleri, ostenit oluşturucu etkilerinin etkinliğine göre aşağıdaki sırada yer almaktadır. diziler (koşullu katsayıları gösterir): karbon (30), nitrojen (26), nikel (1), manganez (0,6-0,7), bakır (0,3). Ferrit oluşturan elementler: alüminyum (12), vanadyum (11), titanyum (7.2-5), silikon (5.2), niyobyum (4.5), molibden (4.2), tantal (2.8), tungsten (2.1), krom (1) ).
Paslanmaz östenitik çeliğin 700-900°'de uzun süre ısıtılması veya yüksek sıcaklıklardan yavaş soğutulması, sert ve kırılgan intermetalik kurşun fazının oluşmasına neden olur ve bu da çok güçlü bir viskozite kaybına yol açabilir. Çeliğin 900°'nin üzerine ısıtılması bu olguyu ortadan kaldırır ve kırılgan a-fazının katı bir çözeltiye geçişini sağlar. A-fazının çökelmesi doğrudan ostenitten veya yapısında 0-fazı bulunan, termal değişimler sonucu çatlamaya daha yatkın olan u-N.a.s.'nin dönüşümünden sonra oluşan ferritten meydana gelebilir. Sonuç olarak, alaşım elementlerinin martensitik dönüşüm sıcaklığının azaltılması üzerindeki etkisinin etkinlik derecesi artar. sıra: silikon (0,45), manganez (0,55), krom (0,68), nikel (1), karbon veya nitrojen (27).
Karbürlerin katı bir çözeltiden (östenit) salınması, içindeki alaşım elementlerinin konsantrasyonunda bir değişikliğe neden olur; bu, özellikle y ~ bölgeleri arasındaki sınırın yakınında bulunan alaşımlarda kısmi yapısal dönüşüme ve manyetizmada bir değişikliğe neden olabilir. a-fazları. Bu dönüşüm ağırlıklı olarak katı çözeltinin karbon ve kromdan en fazla yoksun olduğu tanecik sınırları boyunca meydana gelir ve bu da çeliği tanecikler arası korozyona yatkın hale getirir. Agresif ortamlara maruz kaldığında, bu tür çelikler hızla bozulur ve karbon içeriği ne kadar güçlü olursa o kadar yüksek olur.
Kısa süreliğine ara grubun (00X18N10, 00X17G9AN4, 0X17N5G9BA) paslanmaz östenitik çeliği. 5-30 dakika ısıtılır. tanecikler arası korozyona çok yatkın hale gelmez. Bu, kaynaklı bağlantıda ve termal bölgede taneler arası korozyon riski olmadan kaynak yapılmasına olanak sağlar. Yeterince hızlı bir şekilde gerçekleştirilirse etki yaratır.
Krom-nikel çeliğinin mukavemeti, soğuk haddeleme, çekme ve damgalama sırasında iş sertleşmesiyle önemli ölçüde artırılabilir. Bu durumda Bb, levha ve bant için 120 kg! mm2'ye ulaşabilir, plastik için 0O.2 100-120 kg! mm2'ye çıkar. özellikleri %50-60'tan %10-18'e düşer. Ancak bu plastisite rezervi parça imalatı için yeterlidir. Tel için bu değer 180-260 kg!mm2'ye çıkar. Paslanmaz ferritik ve yarı ferritik çelikle karşılaştırıldığında
Krom-nikel çelikler tip 18-8 (00Х18Н10, 0Х18Н10, Х18Н9, 2Х18Н9). Bölümde düşük karbon içerikli çelikler (00Х18Н10 ve 0Х18Н10) kullanılmıştır. varış. kaynak için elektrot teli olarak. Kaynak telinin karbon içeriği ne kadar düşük olursa korozyon da o kadar yüksek olur. kaynak dayanıklılığı. Kh18N9 ve 2Kh18N9 çelikleri, kısa bir süre için bile taneler arası korozyona karşı güçlü bir eğilime sahiptir. orta sıcaklık aralığında ısıtma, bu nedenle kaynak sonrası parçalar östenitik bir yapıya sertleşmeye tabi tutulur. Esasta X18N9 ve 2X18N9 çelikleri, soğukta sertleştirilmiş durumda, yüksek mukavemetli uçak ve otomobil parçalarının üretiminde, nokta veya silindirli elektrik kaynağıyla birleştirilir.
% 12-14 krom içeriğine sahip krom-manganez-nikel çeliği Kh14G14N, kaynak sırasında ve tehlikeli sıcaklık aralığında ısıtma sonrasında taneler arası korozyona eğilimlidir. Yüksek süneklik ve manyetik olmayan özellikler gerektiren ekipman parçalarında kullanılır. Aşınma Dayanıklılığı %12-14 kromlu çeliklere yakındır. Sertleştikten sonra mukavemet açısından 18-8 tipi çeliğe üstün olur. Manüel ve otomatik olarak tatmin edici bir şekilde kaynak yapılır. 18-8 tipi krom-nikel çelikten yapılmış dolgu teli kullanılarak rulo ve punta kaynağı. Termal Kaynak sonrası çeliğin işlenmesi (punta işlemi hariç), GOST 6032-58'e uygun olarak kaynaklı numunelerin taneler arası korozyona yönelik kontrol testleri yöntemiyle karbon içeriğine bağlı olarak belirlenir.
Çelik 2Х13Г9Н4, yüksek mukavemetli yapıların üretiminde kullanılır, ch. varış. soğuk haddelenmiş profillerden. kasetler. Bu çeliğin mukavemeti ve sertliği, soğuk deformasyon sırasında 18-8 tipi krom-nikel çeliğine göre daha hızlı artar. Bu nedenle, şeritleri soğuk haddelerken, aşırı süneklik kaybını önlemek için büyük deformasyonlara izin verilmemelidir.
Bu çelik, derin soğuk koşullarda güvenilir bir şekilde çalışır ve gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Yüksek mekanik korur 450°'ye kadar St. Kristaller arası korozyona eğilimi vardır, bu nedenle Ch olarak hizmet eder. varış. bağlantısı nokta veya rulo kaynağı kullanılarak gerçekleştirilen parçaların üretimi için. Aynı sebepten dolayı termal Soğuk haddelenmiş şeritleri işlerken daha yüksek seviyeler kullanılmalıdır. soğutma hızı.
X rom-manganez-nikel çelikleri%17-19 krom içeriği ve nitrojen ilavesi (X17AG14 ve X17G9AN4) atmosferik korozyona ve oksitleyici ortamlara karşı yüksek dirence sahiptir. Ark, argon-ark, gaz ve hidrojen atom kaynağı kullanılarak üretilen parçalar için, düşük karbon içerikli (%0,03-0,05) çelik kullanılması ve kaynaklı taneler arası korozyon eğiliminin ortaya çıkmasını önlemek için işlemin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. eklemler. Punta veya rulo kaynağı kullanılarak üretilen parçalar ve kaynak sonrası termal şoka maruz kalan parçalar için. ATM'de çalışan parçaların yanı sıra işleme. koşullar altında, bu tipte daha yüksek karbon içeriğine sahip çelik kullanılabilir.
Titanyum veya niyobyum katkılı tip 18-8 krom-nikel çelikler (Х18Н9Т, Х18Н10Т, 0Х18Н10Т, 0Х18Н12Т, 0Х18Н12Б). Titanyum veya niyobyum ilaveleri çeliğin tanecikler arası korozyona karşı duyarlılığını azaltır. Titanyum ve niyobyum, TiC ve NbC gibi stabil karbürler oluştururken, korozyon direncini arttırmada faydalı olan krom, karbürlerin bir parçası değildir ve katı çözelti halinde kalır. Titanyum çeliğe karbondan 4-5,5 kat daha fazla, niyobyum ise 8-10 kat daha fazla eklenir. Karbona göre titanyum veya niyobyum içeriği alt sınırda olduğunda, çelik, özellikle orta sıcaklıklarda (500-800°) parçaların uzun servis ömrü koşullarında, tanecikler arası korozyona karşı her zaman dirençli değildir. Bu, çelikte her zaman mevcut olan ve titanyumun bir kısmını nitrürlere bağlayan nitrojenin etkisinden ve ayrıca ısıl işlemin etkisinden kaynaklanır. Termal sırasında çeliğin aşırı ısınması işleme (1100°'nin üzerinde) veya kaynaklama, özellikle titanyum ve karbon arasındaki oranın Ti^5 (%G -0,02) formülüne göre alt sınırda olduğu durumlarda zararlı kabul edilir. Bu durumda 1150°'nin üzerindeki sıcaklıklarda sertleştirilen 1Kh18N9T çeliği taneler arası korozyona yatkın hale gelir. Normlar söz konusu olduğunda termal rejimler. işleme (1050°'den itibaren sertleşme) ve kısa süreler için. ısıtma için titanyum veya niyobyumun karbona oranının sırasıyla en az 5 ve 10 olması gerekir.Parçaların 500-750°'de kalma süresi ve servisi için titanyum için bu oranların en az 7-10 olması önemlidir. ve niyobyum için 12. Çeliğin tanecikler arası korozyona karşı duyarlılığını azaltmak için karbon içeriğinin büyük ölçüde %0,03-0,05'e düşürülmesi tavsiye edilir. Bu tip çelikten yapılmış kaynaklı bağlantıların korozyon direnci, tabandaki titanyum ve karbon içeriğine bağlıdır. metal ve kaynak kaynağı. Çünkü Titanyum kaynak sırasında büyük ölçüde yanar, bu nedenle elektrotlar için özel olanlar kullanılır. dolgu telindeki titanyum kaybını telafi etmek için ferro-titanyum formunda titanyum içeren kaplamalar. Çoğu zaman, titanyum içermeyen, ancak çok düşük (^%0,06) karbon içeriğine sahip krom-nikel çelik tip 18-8'den yapılmış dolgu teli (0Х18Н9 ve 00Х18Н10 çelikleri) veya niyobyumlu (0Х18Н12Б) çelik tipi 18-12'den yapılmış elektrotlar kullanılmış. Azot içeren ortamlarda çalışan 1Х18Н9Т çelikten yapılmış kaynaklı bağlantılarda, çelikteki artan (>%0,06) karbon içeriği nedeniyle bıçak tipi korozyon meydana gelebilir. Bu nedenle nitrik asit üretimine yönelik ekipmanın parçaları, karbon içeriği% 0,06 olan 0Х18Н10Т çelikten yapılmıştır. Ayrıca bu tür çeliklerin genel korozyon direnci daha yüksektir.
İki fazlı (y+a) bir yapıya sahip olan çelik ve titanyum arasındaki kaynaklı bir bağlantının biriktirilmiş kaynak metalinde, orta sıcaklık aralığında (650-800°) uzun süreli ısıtma sırasında bir -^a dönüşümü mümkündür, kaynağa yüksek kırılganlık kazandırır. Kaynağın sağlamlığını eski haline getirmek ve korozyonu arttırmak. Dayanıklılık için 850-900° sıcaklıkta stabilize edici bir kür kullanılması tavsiye edilir. Aynı zamanda kaynayan magnezyum klorürde ve klor iyonları içeren diğer ortamlarda sertleşmeyi ortadan kaldırmak ve stres korozyonu çatlamasını ortadan kaldırmak için de çok faydalıdır.
Krom-manganez-nikel çeliği niyobyum katkı maddesi ile 0Kh17N5G9BA daha yüksek bir değere sahiptir Taneler arası korozyona ve yüksek korozyona karşı direnç. Azot gazında çalışan kaynaklı bağlantılarda direnç. Çelik, tehlikeli sıcaklıklara uzun süre maruz kaldığında tanecikler arası korozyona karşı tam bir bağışıklığa sahip değildir; 500-750°'de uzun süre ısıtıldığında tanecikler arası korozyona eğilim gösterir (Şekil 7). Yüksek sıcaklıklarda yaklaşık olarak aynı mekanik özelliklere sahiptir. Azizler, 18-8 tipi krom-nikel çelikleri.
Çelik Kh14G14NZT daha yüksek bir değere sahiptir mukavemet ve yüksek süneklik, taneler arası korozyona eğilimli değildir ve daha sonra ısıl işlem görmeden kaynaklı parçaların imalatında kullanılabilir. işleme. Mekanik Bu çeliğin özellikleri soğuk haddeleme ile arttırılabilir. 500-700° sıcaklık aralığında ısıtılması mekanik özellikleri değiştirmez. Oda sıcaklığında paslanmaz çelik. Çelik çubuk, levha ve şerit şeklinde üretilmekte olup, niyobyumsuz veya niyobyumlu tip 18-8 çelik kaynak teli kullanıldığında her türlü kaynakla iyi şekilde kaynak yapılabilir.
Krom-nikel-molibden çelikleriХ17Н13М2Т ve X 17H 13M 3T, kırtasiye endüstrisinde, kimya endüstrisinde sanat, gübre üretimine yönelik ekipmanların imalatında kullanılmaktadır. makine mühendisliği ve petrol rafineri endüstrisi. Çelikler, ağartma kirecinin sıcak çözeltilerinde kükürt, kaynayan fosfor, formik ve asetik asit ve yüksek molibden içeriğine sahip çeliklere karşı yüksek korozyon direnci gösterir. Yüksek karbon içeriğine (>%0,07) sahip çelikler, kaynaklama ve yavaş soğutma sırasında ve ayrıca orta sıcaklık aralığında uzun süreli ısıtma koşulları altında taneler arası korozyona eğilimli hale gelir.
Krom-nikel-molibden çelikleri, kaynak malzemesiyle aynı bileşime sahip dolgu teli kullanılarak iyi kaynak yapılabilir.
Krom-nikel-molibden çeliği Molibden ilavesi ve yüksek nikel içeriği sayesinde 0Х23Н28М2Т, 60°C'yi aşmayan seyreltilmiş sülfürik asit çözeltilerinde (%20'ye kadar), fosforik asit içeren florür bileşiklerinde ve diğer oldukça agresif ortamlarda yüksek korozyon direncine sahiptir. Sanat ve gübre üretimine yönelik makine parçalarında kullanılır. Ostenite sertleştikten sonra çelik, iyi kaynaklanabilirlik ile birlikte orta derecede dayanıma ve yüksek sünekliğe sahiptir. Titanyum içeriğine rağmen çelik kısa bir süre sonra tanecikler arası korozyona yatkın hale gelir. Titanyum içeriğinin karbon içeriğine oranı 7'den azsa 650°'de ısıtma.
Paslanmaz östenitik çeliğin teknolojik özellikleri oldukça tatmin edicidir; basınç işlemi 1150-850°'de yapılır, bakırlı çelikler için sıcak çalışma aralığı daraltılır (1100-900°). Yüksek sıcaklıklarda paslanmaz östenitik çelik, martensitik ve ferritik çeliklere göre tane büyümesine daha az eğilimlidir. Oda sıcaklığında yüksek bir katsayıya sahiptir. artan ısıtma sıcaklığıyla artan ve azaltılan katsayılı doğrusal genleşme. termal iletkenlik. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda a ve q N.a.s arasındaki fark. ve ferritik kalite çelik azalır. Bu nedenle, N.a.s. daha düşük Sıcaklıklar yavaşça, yüksek sıcaklıklarda (800°'nin üzerinde) hızlı bir şekilde gerçekleştirilmelidir.
Kaynak: Khimushin F.F., Paslanmaz çelikler, M., 1963; onun, “Kaliteli Çelik”, 1934, Sayı: 4; 1935, Sayı 1;
XImushin F.F. ve Kurova O.I., aynı eser, 1936, No. 6; Khimushin F.F.2 Ratner S.I., Rudbakh Z. Ya., “Çelik”, 1939, No. 8, s. 40; Medovar B.I., Kaynak krom-nikel östenitik çelikler, 2. baskı, Kiev - M., 1958; Çeliğin metalurjisi ve ısıl işlemi. Directory, 2. baskı, cilt 2, M., 1962;
Schaeffler
A.
L., «
Metal
Program.", 1949,v. 56, Sayı 5, r. 680;PostalamakS.V., E, be g 1 yW.
S., «
Trans.
Amer. Sos. Metaller", 1947, v. 39, s. 868; Sigma aşamasının doğası, oluşumu ve etkileri üzerine sempozyum, Phil., 1951 (ASTM. Special techn. yayın, No. 110); Paslanmaz çelikler için değerlendirme testleri sempozyumu, 1950 (ASTM. Special techn. yayın, No. 93); Rosenberg S.J., D a r r J.H., “Çev. Amer. Sos. Metaller", 1949, v. 41, s. 1261; K r 1 v o b o k V. N., Linkoln R. A., age, 1937, v. 25, sayı 3.
çelikler östenitik, östenitik-ferritik, östenitik-martensitik olarak ayrılır.
www..htm
Mevcut östenitik yüksek alaşımlı çelikler ve alaşımlar, ana alaşım elementlerinin (krom ve nikel) içeriği ve alaşım bazının bileşimi ile ayırt edilir. Yüksek alaşımlı östenitik çelikler, ana alaşım elementlerinin (krom ve nikel) içeriğinin genellikle sırasıyla% 15 ve% 7'den yüksek olmadığı,% 55'e varan miktarlarda çeşitli elementlerle alaşımlı demir bazlı alaşımlar olarak kabul edilir. Östenitik alaşımlar arasında demir ve nikel içeriği %65'ten fazla olan ve nikel/demir oranı 1:1.5 olan demir-nikel alaşımları ve nikel içeriği en az %55 olan nikel alaşımları bulunur.
Östenitik çelikler ve alaşımlar sınıflandırılır
- Alaşım sistemine göre,
- yapısal sınıf,
- özellikler
- ve resmi amaç.
Yüksek alaşımlı çelikler ve alaşımlar kimya, petrol, enerji mühendisliği ve diğer endüstrilerde geniş bir sıcaklık aralığında çalışan yapıların üretiminde yaygın olarak kullanılan en önemli malzemelerdir. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda yüksek mekanik özellikleri nedeniyle, yüksek alaşımlı çelikler ve alaşımlar birçok durumda soğuğa dayanıklı çelikler olarak kullanılır. Alaşım elementlerinin uygun seçimi bu çeliklerin ve alaşımların özelliklerini ve ana hizmet amacını belirler (Tablo 1 – 3).
Korozyona dayanıklı çeliklerin karakteristik özelliği düşük karbon içeriğidir (%0,12'den fazla değil). Uygun alaşımlama ve ısıl işlemle çelikler, hem gaz ortamında hem de asitlerin, alkalilerin ve sıvı metal ortamın sulu çözeltilerinde 20°C'de ve yüksek sıcaklıklarda yüksek korozyon direncine sahiptir.
Isıya dayanıklı çelikler ve alaşımlar, yüksek sıcaklıklarda yüksek mekanik özelliklere ve ısıtma yüklerine uzun süre dayanabilme özelliğine sahiptir. Bu özellikleri kazandırmak için çelikler ve alaşımlar, molibden ve tungsten (her biri %7'ye kadar) gibi güçlendirici elementlerle alaşımlanır. Bazı çeliklere ve alaşımlara eklenen önemli bir alaşım katkı maddesi, tane incelmesini destekleyen bordur.
Isıya dayanıklı çelikler ve alaşımlar, 1100 – 1150°C'ye kadar olan sıcaklıklarda gaz ortamlarında yüzeyin kimyasal tahribatına karşı dayanıklıdır. Genellikle hafif yüklü parçalar (ısıtma elemanları, fırın bağlantı parçaları, gaz boru hattı sistemleri vb.) için kullanılırlar. Bu çeliklerin ve alaşımların yüksek ölçekli direnci, metali gazlı ortamla temastan koruyan parçaların yüzeyinde güçlü ve yoğun oksitlerin oluşmasına katkıda bulunan alüminyum (% 2,5'e kadar) ve silikonla alaşımlanarak elde edilir.
Alaşım sistemine göre östenitik çelikler iki ana türe ayrılır: krom-nikel ve krom-manganez. Ayrıca krom-nikel-molibden ve krom-nikel-manganez çelikleri de vardır.
Havada soğutularak elde edilen temel yapıya bağlı olarak aşağıdaki östenitik çelik sınıfları ayırt edilir: östenitik-martensitik, östenitik-ferritik, östenitik.
Demir-nikel (%30'dan fazla nikel içeriğine sahip) ve nikel bazlı alaşımlar yapı olarak stabil ostenitiktir ve havada soğutulduğunda yapısal dönüşümlere sahip değildir. Şu anda ana yapısı ostenit ve borür veya krom-nikel içeren östenitik borürlü Kh15N15M2BR1 (EP380), Kh25N20S2R1 (EP532), KhN77SR1 (EP615) ve yüksek kromlu östenitik KhN35VYu (EP568), KhN50 (EP668) çelikleri ve alaşımları bulunmaktadır. eutec de sırasıyla tik aşamaları olarak kullanılır.
Uygun ısıl işlemden sonra yüksek alaşımlı çelikler ve alaşımlar yüksek mukavemet ve plastik özelliklere sahiptir (Tablo 4). Karbon çeliklerinden farklı olarak bu çelikler sertleştirildiğinde daha fazla plastik özellik kazanır. Yüksek alaşımlı çeliklerin yapıları çeşitlidir ve yalnızca bileşimlerine değil aynı zamanda ısıl işlem modlarına, plastik deformasyon derecesine ve diğer faktörlere de bağlıdır.
Faz bölgelerinin faz diyagramlarındaki konumu esas olarak demir-krom-nikel veya demir-krom-manganez sistemlerinin sahte ikili bölümleri şeklinde belirlenir (Şekil 1). Demir-krom-nikel alaşımları katılaşmadan hemen sonra aşağıdaki türlerde katı çözeltilere sahiptir: α Ve γ ve karışık katı çözeltilerin heterojen bölgesi α + γ . Östenitin stabilitesi, bileşimin sınıra yakınlığı ile belirlenir. α - Ve γ -bölgeler Kararsızlık, orta sıcaklıklara ısıtıldığında ve ardından hızlı soğutma ile sabitlenen östenitik yapı kısmen martensite dönüştüğünde soğutulduğunda kendini gösterebilir. Bu alaşımlardaki nikel içeriğindeki artış, sıcaklığın düşmesine katkıda bulunur γ → α (M)-dönüşümleri (Şekil 2).
Pirinç. 1. Demir-krom-nikel (a) ve demir-krom-manganezin (b) faz diyagramlarının dikey bölümleri
Pirinç. 2. Demir-krom-nikel alaşımlarının martensitik dönüşüm sıcaklığının alaşımlamaya bağlı olarak değişmesi
Kararsızlık, soğuk deformasyon sırasında, 18-8 tipi çeliklerin deformasyon derecesine bağlı olarak manyetik ve mekanik özelliklerini değiştirdiğinde kendini gösterir (Şekil 3). Ek olarak, östenitik çeliklerin kararsızlığı, sıcaklık değiştiğinde, karbon ve krom konsantrasyonundaki bir değişiklikle birlikte karbürlerin katı çözeltiden salınmasından kaynaklanabilir. Bu, denge durumunun bozulmasına ve katı çözeltide en büyük krom ve karbon tükenmesinin gözlendiği tane sınırları boyunca ostenitin ferrit ve martensite dönüşümüne neden olur.
Pirinç. 3. Krom-nikel çeliğinin (%18 Cr, %8 Ni, %0,17 C) soğuk deformasyon (sıkıştırma) derecesine bağlı olarak mekanik özelliklerindeki değişim
Demir-krom-manganez alaşımlarının üçlü sisteminde katılaşmadan sonra sürekli bir dizi katı çözelti oluşur. γ -kafes ve daha fazla soğutma sırasında alaşımın bileşimine bağlı olarak çeşitli allotropik dönüşümler meydana gelir. Manganez genişleyen elementlerden biridir γ - alanı vardır ve bu bakımdan nikele benzer. Yeterli konsantrasyonda manganez (>%15) ve krom (<15%) сталь может иметь однофазную аустенитную структуру. Сопоставление фазовых диаграмм систем железо – хром – никель и железо – хром – марганец при высоких температурах и 20°С показывает, что аустенитная фаза в системе с никелем имеет значигельно большую площадь.
Krom-nikel çeliklerinin kristalizasyonu sırasında, ilk olarak δ-demir kafesine sahip olan krom-nikel ferrit kristalleri eriyikten düşmeye başlar (Şekil 4). Soğudukça δ-ferrit kristalleri, bir kafese sahip olan krom-nikel osteniti oluşturur. γ -demir ve çelik ostenitik bir yapı kazanır. Çizginin üzerindeki sıcaklıklarda östenitik-ferritik ve östenitik çeliklerdeki karbon S.E. katı çözelti halinde ve ara fazlar halindedir. Çeliğin çizginin altında yavaş soğuması S.E. esas olarak tane sınırları boyunca yer alan Cr 23 C 6 tipi krom karbürler olan kimyasal bir bileşik formunda karbonun katı çözeltiden salınmasına yol açar. Çizginin altında daha fazla soğutma SK. tane sınırları boyunca ikincil ferritin çökelmesini teşvik eder. Böylece, yavaş yavaş 20°C'ye soğutulduğunda çelik, ikincil karbürler ve ferrit içeren ustenitik bir yapıya sahip olur.
Pirinç. 4. %18 Cr, %8 Ni, %74 Fe alaşımının karbon içeriğine bağlı olarak sözde ikili faz diyagramı
Hızlı soğutma (söndürme) sırasında, katı çözeltinin ayrışmasının meydana gelmesi için zaman yoktur ve ostenit aşırı doymuş ve kararsız bir durumda sabitlenir.
Çöken krom karbürlerin miktarı sadece soğuma hızına değil aynı zamanda çelikteki karbon miktarına da bağlıdır. İçeriği %0,02 - 0,03'ten az olduğunda, yani ostenitteki çözünürlük sınırının altında olduğunda, tüm karbon katı çözeltide kalır. Östenitik çeliklerin bazı bileşimlerinde hızlandırılmış soğutma, birincil δ-ferritin yapıda sabitlenmesine yol açarak sıcak çatlakları önleyebilir.
Çelikteki alaşım elementlerinin içeriğindeki değişiklik, faz bölgelerinin konumunu etkiler. Ferritleştirici olan krom, titanyum, niyobyum, molibden, tungsten, silikon, vanadyum, çelik yapıda ferritik bir bileşenin ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Nikel, karbon, manganez ve nitrojen östenitik yapıyı korur. Ancak söz konusu çeliklerdeki ana alaşım elementleri krom ve nikeldir. Oranlarına bağlı olarak çelikler bazen küçük (%Ni/%Cr)≤1 ve büyük (%Ni/%Cr)>1 östenitik rezervli çeliklere ayrılır.
Titanyum ve niyobyum ile alaşımlı östenitik krom-nikel çeliklerinde sadece krom karbürler değil aynı zamanda titanyum ve niyobyum karbürler de oluşur. Titanyum Ti içeriği > [(%C–0,02)*5] veya niyobyum Nb > (%C*10) olduğunda tüm serbest karbon (östenit içindeki çözünürlük sınırının üzerinde) titanyum veya niyobyum formunda salınabilir karbürler ve östenitik çelik, tanecikler arası korozyona eğilimli olmaz. Karbürlerin çökelmesi çeliklerin mukavemetini arttırır ve plastik özelliklerini azaltır. Karbürlerin bu özelliği, Ni 3 Ti parçacıklarıyla metallerarası sertleştirme ile birlikte gerçekleştirilen, ısıya dayanıklı çeliklerin karbür sertleşmesi için kullanılır; Ni 3 (Al, Ti), Fe 2 W, (N, Fe) 2 Ti, vb. Intermetalik bileşikler ayrıca 900'ün altındaki sıcaklıklarda uzun süreli ısıtma veya yavaş soğutma sırasında krom-nikel çeliklerinde oluşan σ fazını da içerir - 950°C. Sınırlı bir çözünürlüğe sahiptir α - Ve γ -katı çözeltiler ve esas olarak tane sınırları boyunca salınarak alaşımı güçlendirir ve aynı zamanda metalin plastik özelliklerini ve darbe dayanımını keskin bir şekilde azaltır. Çelikteki artan krom (%16-25) ve ferritleştirici elementlerin (molibden, silikon vb.) konsantrasyonu, 700–850°C'de σ fazının oluşumuna katkıda bulunur. Bu fazın ayrılması ağırlıklı olarak ferritin bir ara fazının oluşmasıyla meydana gelir ( γ →α→ σ ) veya δ-ferrit dönüşümü (δ → σ ). Ancak doğrudan katı bir çözeltiden izole etmek de mümkündür ( γ → σ ).
Krom ve manganez içeriği yüksek olan krom-manganezli çeliklerde yavaş soğuma sırasında da çökelme görülür. σ -fazlar. Krom-manganez ve krom-manganez-nikel çeliklerindeki karbon, özellikle karbür oluşturucu elementlerle (vanadyum, niyobyum ve tungsten) birleştirildiğinde, uygun ısıl işlemden sonra çeliklerin dispersiyon sertleşmesine yol açar.
Östenitik borürlü çeliklerin güçlendirilmesi esas olarak demir, krom, niyobyum, karbon, molibden ve tungsten borürlerinin oluşumu nedeniyle meydana gelir. Bu işlemlere uygun olarak östenitik çelikler sertleşme türüne bağlı olarak karbür, borür ve metallerarası sertleşmeye ayrılır. Bununla birlikte, çoğu durumda, çeliklerde ve alaşımlarda çok sayıda farklı alaşım elementinin içeriği nedeniyle, bunların güçlendirilmesi, dağınık fazların ve metaller arası kalıntıların karmaşık etkisi nedeniyle meydana gelir.
Tablo 1. Bazı korozyona dayanıklı östenitik çeliklerin ve alaşımların bileşimi, %
Tablo 2. Bazı ısıya dayanıklı östenitik çeliklerin ve alaşımların bileşimi, %
Tablo 3. Bazı ısıya dayanıklı östenitik çeliklerin ve alaşımların bileşimi, %
Tablo 4. Bazı yüksek alaşımlı östenitik ve östenitik-ferritik çelik ve alaşımların tipik mekanik özellikleri
E. G. NAZAROV, S. B. MASLENKOV
TSNIICHERMET
ISSN 0026-0819. “Metal bilimi ve metallerin ısıl işlemi”, No. 3, 1970
Isıl işlem yapıyı etkiler (tane boyutu, blok boyutu, dağınık fazların boyutu ve miktarı, dağılımlarının doğası) ve ayrıca tane sınırlarının durumunu ve ısıl özellikleri önemli ölçüde artıran güçlendirme fazlarının yönlendirilmiş salınımını şekillendirir. dayanıklı malzemeler.
Mekanik işlem genellikle ısıl işlemden önce gelir, ancak genellikle ısıl işlemden sonra, ayrıca öncesinde ve sonrasında kullanılır.
Parçalar ve yarı mamuller operasyondan önce ısıl işleme tabi tutulur, ancak bazen (tamamen veya kısmen) operasyon sırasında işlenirler.
Östenitik çökeltmeyle sertleşen çelikler ve alaşımlar çeşitli ısıl işlemlere tabi tutulur: tavlama, sertleştirme, temperleme (yaşlandırma veya çökeltme sertleştirmesi) ve gerilim giderme tavlaması.
İşleme veya diğer işlemler sırasında metal kırılgan hale gelir. Kırılganlığı ortadan kaldırmak ve alaşımların sertliğini azaltmak için tavlama kullanılır. Tavlama sırasında alaşımlar ~1000-1250 °C (alaşımın kimyasal bileşimine bağlı olarak) yüksek sıcaklıklara ısıtılır, 0,5 ila birkaç saat (iş parçasının veya parçanın kütlesine bağlı olarak) tutulur ve mümkün olan en yüksek hızda soğutulur. . Daha az alaşımlı alaşımlar için suda soğutmaya izin verilir, ancak yüksek alaşımlı kompleks alaşımlar için, suda soğutma termal çatlaklara yol açabileceğinden, yağda ve diğer yumuşak soğutma ortamlarında havada soğutma tercih edilir.
Yüksek mukavemet özellikleri ve ısı direnci elde etmek için ısıya dayanıklı çelikler ve alaşımlar, sertleştirme ve ardından yaşlandırmadan oluşan çift işleme tabi tutulur.
Söz konusu alaşımlar için sertleştirme işlemi, etkisi açısından karbon çeliklerinin sertleştirilmesinden farklıdır ve karbür ve metaller arası fazların katı bir çözelti içinde çözülmesi amacıyla gerçekleştirilir; Minimum sertlikte homojen bir katı çözelti elde etmek. ABD ve İngiltere'de sıradan karbonlu çeliklerin sertleştirilmesine "sertleştirme" yani sertlik kazandırma adı verilir; Isıya dayanıklı alaşımların sertleştirilmesine "çözelti muamelesi" adı verilir, yani (katı) bir çözelti halinde işleme tabi tutulur.
Dispersiyonla sertleşen ısıya dayanıklı tüm çelikler ve alaşımlar için sertleştirmeye yönelik ısıtma sıcaklığı, tavlama sıcaklığıyla yaklaşık olarak aynıdır.
Yüksek sıcaklıklarda tutularak fazla fazlar katı çözelti içerisinde eritilir ve istenilen büyüklükte taneler elde edilir. Çeliklerin ve alaşımların tane büyüklüğü ısıtma sıcaklığına ve bekletme süresine bağlıdır.
Çoğu zaman, aşırı fazların çökelmesini önlemek için söndürmeden sonra daha hızlı soğutma yapılması önerilir. Bununla birlikte, aşağıda gösterileceği gibi, özellikle nispeten hızlı soğutmayla bile katatermik sertleşmenin meydana geldiği, yani yüksek sıcaklıktan soğutulduğunda güçlendirme fazlarının salındığı karmaşık ostenitik alaşımlar işlenirken bu gereksizdir. Bu süreç alaşımların dispersiyon sertleşmesi eğilimine bağlı olduğundan bu önemli olgu üzerinde durmak gerekmektedir.
Çeliklerin ve alaşımların dispersiyon sertleşmesi veya yaşlanması şunlar olabilir: anatermik, katatermik ve izotermal. Diyatermik yaşlanma, bir çeliğin veya alaşımın sürekli artan bir sıcaklıkta ısıtılması sürecinde meydana gelir; katatermal yaşlanma, bir çeliğin veya alaşımın sürekli olarak azalan bir sıcaklıkta soğutulması sürecinde meydana gelir. İzotermal yaşlanma sabit bir sıcaklıkta meydana gelir
Zayıf, orta ve kuvvetli dispersiyonla sertleşen alaşımlar vardır. Aralarında keskin bir ayrım yoktur ancak dispersiyon sertleştirme işlemlerinin yoğunluğuna göre bu alaşım gruplarını ayırmak kolaydır. Bu prensibe göre çalışmada ilk kez ve daha sonra yapılan çalışmalarda dispersiyonla sertleşen alaşımlar üç gruba ayrıldı.
Çökelmeyle sertleşen çelikler ve alaşımlar katatermal yaşlandırma sırasındaki sertleşme nedeniyle genellikle etkili bir şekilde güçlendirilir. Bu alaşımlar %5-7 veya daha fazla güçlendirme fazı içerir. Bu alaşımların ek yaşlandırması, sertlik ve mukavemette çok az artışa neden olur veya neredeyse hiç artışa neden olmaz; örneğin, NH35VTYu (EI787), EI929, EI867, Yudimet 700, Nin-109, Nin-115 vb. alaşımlar. alaşımlar Tabloda verilmiştir. 3 ve 4.
Orta derecede dispersiyonla sertleşen alaşımlar katatermal sırasında ve daha büyük ölçüde izotermal yaşlanma sırasında güçlendirilir. Bu alaşımlar KhN35VT (EI612), EI612K, KhN35VTR (EI725), EP164, A-286, Discaloy-24 %2-5 oranında güçlendirme fazı içerir.
Zayıf veya düşük dispersiyonla sertleşen alaşımlar yalnızca yapay izotermal yaşlandırma sırasında güçlendirilir. Bu çelikler ve alaşımlar katatermal yaşlanmaya tabi değildir ve az miktarda (%2'ye kadar) güçlendirme fazı içerir. Bu grup alaşımları içerir: EI813, Kh25N16G7AR (EI835), EI435, Nim-75, V-480S, vb.
Bu nedenle alaşımların yüksek sıcaklıkta ısıtıldıktan sonra hızlı bir şekilde soğutulmasının sağlanmasına gerek yoktur. Bir veya başka bir grubun alaşımlarının gerekli güçlendirilmesi, doğal katatermal veya yapay izotermal yaşlanma veya son olarak bunların kombinasyonları sonucunda elde edilebilir.
Çift sertleştirme. Bazı alaşımlar için, özellikle önemli miktarda güçlendirme fazı içerenler için, mekanik özelliklerin en iyi kombinasyonu çift sertleştirmeden (normalleştirme) sonra elde edilir. İlk yüksek sıcaklık normalizasyonu (1170-1200 °C), en yüksek sürünme direncine katkıda bulunan homojen bir katı çözeltinin ve nispeten iri tanelerin oluşumunu sağlar. İkinci düşük sıcaklık normalizasyonu (1000-1100 °C), karbürlerin tane sınırları boyunca baskın bir şekilde çökelmesine ve değişen dağılıma sahip bir güçlendirme fazının oluşmasına yol açar. Havada 1050 °C'den soğutma üzerine daha büyük γ'-fazı çökeltileri oluşur. Birçok alaşım için - KhN70VMTYu (EI617), EI929, KhN35VTYu (EI787), "Nimonic" serisi - çift normalleştirme ve ardından yaşlandırmanın ardından ısıya dayanıklılık ve plastik özellikler önemli ölçüde artar.
Dispersiyon sertleşmesi (yaşlanma). Yüksek mukavemet özellikleri elde etmek için, hemen hemen tüm ısıya dayanıklı alaşımlar, kullanımdan önce dispersiyon sertleştirmesine (dağınık fazların katı bir çözeltiden ayrılması) tabi tutulur. Güçlendirme fazlarının bileşimi ve doğası, belirli bir alaşım için yaşlanma sıcaklığı rejimlerini belirler.
Nikel-krom, demir-nikel-krom ve kobalt-nikel-krom bazlı ısıya dayanıklı alaşımlar şunları içerir:
a) çok yüksek ayrışma sıcaklığına sahip birincil karbürler (TiC, VC, TaC, ZrC, NbC, vb.);
b) katı çözeltiden salınan ikincil karbürler (M23C6; M6C; M7C3). Karbür M 23 C 6, %5 veya daha fazla Cr içeren alaşımlardan oluşur;
c) ana güçlendirici intermetalik γ'-fazları (Ni 3 Ti, Ni 3 Al, Ni 3 Nb, vb.). Bu fazların ince dağılımı ve katı çözelti ile tutarlılığı nedeniyle alaşımlar, oluşumları sırasında maksimum ısı direnci kazanır.
Karbürle sertleştirilmiş çelikler ve alaşımlar, metallerarası sertleştirilmiş alaşımlara göre daha düşük sıcaklıklarda kullanılır. Karbürler γ' fazlarına göre daha az dağılır, pıhtılaşmaya daha yatkındır ve alaşım matrisinde daha az düzgün dağılır. Ancak ortalama ısı direncine ulaşmak için bir karbür güçlendirmesi yeterlidir. Karbür fazları ayrıca γ'-fazının çökelmesi sonucu sertleşen alaşımları güçlendirir.
γ'-fazlarının ve karbürlerin parçacıklarının morfolojisi büyük ölçüde ısıl işleme ve bunun süresine bağlıdır ve alaşımların özelliklerini düzenler. Termal maruz kalma süresi, γ'-fazının parçacık boyutlarının genişlemesine yol açar ve esas olarak tane sınırlarında meydana gelen reaksiyonlara neden olur. Isıl işlem sırasında alaşımlarda meydana gelen süreçleri anlamak ve uzun süreli hizmet sırasındaki özelliklerini tahmin etmek için, herhangi bir sıcaklıkta γ'-fazının tam bileşimini ve bu sıcaklıkta çeşitli tutma sürelerini bilmek çok önemlidir. matris katı çözeltisinin kimyasal bileşimi. Karbür ve intermetalik fazların dönüşüm oranları ve bunların reaksiyonları ayrıca sertlik, fiziksel ve mekanik özelliklerdeki değişikliklerin kinetiğinden elde edilen veriler kullanılarak değerlendirilebilir. Alüminyum, titanyum ve molibden ile alaşımlanmış, krom ve kobalt içeren en yaygın, ısıya dayanıklı nikel bazlı alaşımlarda dönüşüm reaksiyonları bir denklem olarak ifade edilebilir: HANIM+γ→ M6C+γ+γ’+ HANIM, Nerede M elementler: Cr, Ti, Ta ve diğerleri; M'- aynı karbür oluşturan elementler M. Çalışmaya göre karbon miktarının yaklaşık yarısı karbürlerde kalıyor HANIM geleneksel olarak adlandırdığımız HANIM; γ'-fazı (Ni 3 M) - nikel ile katı bir γ çözeltisi içinde fazla titanyum ve alüminyumdan oluşan bir bileşik.
Karbürler M6C 980-1150 °C'de karbür reaksiyonu sırasında oluşur HANIM→M 23 S 6 760-980 °C'de meydana gelir. Alaşımın >%6 miktarında molibden ve tungsten içermesi durumunda karbürlerin esas olarak formda salınacağı tespit edilmiştir. M 23 S 6 ancak bu hükmün hatalı bir şekilde dayandırıldığı belirtilmektedir. Bu elbette karbon içeriğine bağlıdır.
V-1900 alaşımı üzerinde yapılan çalışmalar, ısıl işlem (1080 °C 4) sonrasında alaşımda meydana gelen reaksiyonları ortaya koymuştur. H, hava+899 °C 10 H, hava) ve 2400'e kadar uzun süreli yaşlanma sırasında H 980 °C'de. Denklem ile ifade edilirler:
HANIM + γ + γ’ → M6C+ γ + kalan γ'.
Karbürler HANIM (A= 4,37 Å) titanyum, tantal ve karbürler açısından zengindir M6C (A= 11,05 Å) molibden, nikel ve kobalt bakımından zengindir. Karbürler M6C Küresel ve lamel olmak üzere iki biçimde gözlenir. Zamanla karbür kürecikleri ve plakaları büyür. γ'-fazı çökeltileri başlangıçta küreseldir, daha sonra γ'-fazı plakalar şeklinde görünür; zamanla, yüksek sıcaklıklarda büyürler, topaklaşırlar ve boyutları uzar. Aynı zamanda γ'-fazı çökeltileri tüm karbürleri ve tane sınırlarını bir kabuk şeklinde çevreler. Gerilim uygulanması karbür geçiş sürecini önemli ölçüde hızlandırır HANIM karbürlere M6C ve intermetalik değişiklikler. Daha yüksek krom içeriğine sahip alaşımlarda esas olarak karbürler oluşur M 23 S 6.
γ'-faz dönüşümünün reaksiyon hızı, ısıya maruz kalma sırasında stres uygulandığında, stresin önceden elde edildiği duruma göre daha yüksektir. Stresler, seçici çökelme ve dönüşüm süreçlerine yol açar ve çalışmalarda gösterildiği gibi, tane sınırlarının kalınlaşmasına katkıda bulunarak, güçlendirme fazlarının uzamasına ve birleşmesine neden olur. Tane irileşmesi, sınır bölgelerinde meydana gelen karbür ve metallerarası faz dönüşümlerinin reaksiyonlarını hızlandırmaya yardımcı olur. Örneğin alaşımlarda yüksek sıcaklıktaki katmanlı fazın görünümü, iri taneli alaşımlarda çok daha erken tespit edilir.
Çalışma, γ'-fazı Ni 3 (Al, Ti) ile birlikte 15 Cr-25 Ni-3 Al-2.5 Ti alaşımında bir intermetalik faz Ni 2 -Al, Ti'nin oluşumunu ortaya koydu. Ni 2 Al, Ti fazı 700 °C'de yaşlandırma sırasında oluşur ve yaşlanma süresiyle boyutları artan plakalar formundadır. Bu faz esas olarak γ' fazından arınmış alanlarda ve ayrıca tane sınırları boyunca salınır. Katı çözeltiyle tutarsızdır, dolayısıyla alaşımın parçalanmasından önce mikro boşluklar öncelikle çökeltilerin yakınında oluşur.
Laves aşamaları(AB 2) - katı çözeltiyle tutarsızlıkları ve termal kararsızlıkları nedeniyle alaşımları hafifçe güçlendirir. Ancak yapıda bir γ'-fazının varlığında Laves fazları, çökelmenin inkübasyon süresinin doğal süresi nedeniyle, 750 °C'den yüksek olmayan sıcaklıklarda alaşımların servis ömrünü uzatmayı mümkün kılar.
Borür aşamaları- tip M3 2'DE , M3İÇİNDE, M5 5 farklı bor alaşımı karmaşık kimyasal bileşimlere sahiptir. Örneğin bu çalışmada bu tür fazlar (Mo 0,5 Cr 0,25 Ti 0,15 Ni 0,10) 3 B 2 bileşiğine karşılık gelir.
Belirli fazların varlığına ve alaşımın durumuna (döküm, deforme) bağlı olarak dispersiyon sertleştirme modları belirlenir. Yaşlandırma sıcaklığı, güçlendirme fazlarının çözünmesine ve pıhtılaşmaya veya birleşmeye neden olmamalıdır. Bazı durumlarda istenen özellikleri elde etmek için, parçacıkların pıhtılaşmasına ve daha az dağılmış bir biçimde salınmasına neden olacak şekilde yüksek sıcaklıkların kasıtlı olarak uygulanması gerekir. Tipik olarak, alaşımların karbür sertleştirme ile yaşlandırılması, fazla fazların sayısına ve bileşimine bağlı olarak 600-800 °C'de, metaller arası sertleştirme ise 700-1000 °C'de gerçekleştirilir. Alaşımlardaki güçlendirme fazının (titanyum ve alüminyum toplamı) miktarının artmasıyla birlikte yaşlanma sıcaklığı da artar (bkz. Şekil 1). %8'den fazla (Ti+Al) içeren alaşımlar yalnızca 1050-1200 °C'ye kadar ısıtılıp havada soğutulur. Katatermal yaşlanmanın bir sonucu olarak, bu tür alaşımlar maksimum sertleşme elde eder (örneğin, ZhS6-K ve EI857 alaşımları). %9-10,5 (Ti+Al) içeren Rene 100 ve IN-100 alaşımları ~1000 °C'de yaşlanır, ancak bu aslında yaşlanma değil, ikinci bir sertleşmedir. Görünüşe göre, bu tür alaşımlar için bu yüksek sıcaklıkta yaşlandırma gereksizdir; katatermal yaşlanmaya karşı daha hassastırlar ve normalleştirme sıcaklıklarından havada soğutma onlar için oldukça yeterlidir, örneğin IN-100 alaşımı için şekilde gösterildiği gibi.
Şekil 1.
Yaşlandırma modları alaşımın gerekli özelliklerine bağlı olarak değiştirilebilir. Kademeli yaşlanma rejimleri var; çift ve daha karmaşık, ancak bunlar pek pratik değil. Kısa süreli hizmet ömrü ve özellikle uzun süreli hizmet ömrü için, çok aşamalı yaşlanma modlarının kullanılması tamamen gerekçesizdir, çünkü karmaşık ısıl işlemler sürecinde ortaya çıkan yapılar, uzun süreli çalışma koşulları altında kaçınılmaz olarak değişir. sıcaklık ve yükün etkisi. Alaşımlarda yaşlanma süreçleri, başlangıçtaki yapısal durumdan bağımsız olarak meydana gelmeye devam eder. Güçlendirme fazının parçacıkları pıhtılaşır, birleşir ve kararsız parçacıklar katı çözeltide çözülür, yeni daha dengeli (bu aşamada) parçacıkların tekrar tekrar ve tekrarlanan salınımları meydana gelir, bu işlemler aynı anda gerçekleşir. Sıcaklık koşullarına bağlı olarak bir veya başka bir işlem baskın olabilir. Maruz kaldıktan sonra (genellikle 4'ten 16'ya kadar) H) yaşlandırma sıcaklıklarında alaşımlar havada soğutulur.
Yabancı alaşımlar için tipik ısıl işlem rejimleri Tablo'da sunulmaktadır. 1. ve yerli olanlar için - tabloda. 2. Bu alaşımların kimyasal bileşimleri tabloda verilmiştir. Bu alaşımlar için tavlamayı neredeyse hiç kullanmadığımızı ve söndürmeden (normalleştirme) tavlamanın çok az farklılık gösterdiğine dikkat edilmelidir (bkz. Tablo 1).
tablo 1
| Alaşım | Tavlama | Katı çözelti tedavisi | Orta yaşlanma | Son yaşlanma | ||||
| °C cinsinden sıcaklık | Süre H | °C cinsinden sıcaklık | Süre H | °C cinsinden sıcaklık | Süre H | °C cinsinden sıcaklık | Süre H | |
| Inconel-600 | 1038 | 1/4..1/2 | 1120 | 2 | — | — | — | — |
| Inconel-625 | 925..1038 | 1 | 1090..1200 | 1 | — | — | — | — |
| Inconel-700 | 1200 | 2 | 1180 | 2 | — | — | 870 | 4 |
| Inconel-718 | 955 | 1 | 955 | 1 | 732 | 8 | 720 | 8 |
| Inconel X-750 | 1038..1090 | 1/2..3/4 | 1150 | 2 | 845 | 24 | 700 | 20 |
| Nim-80A | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 700 | 16 |
| Nim-90 | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 700 | 16 |
| Rene-41 | 1080 | 2 | 1080 | 2 | — | — | 760 | 16 |
| Udimet-500 | 1080 | 4 | 1080 | 4 | 845 | 24 | 760 | 16 |
| Udimet-700* | 1138 | 4 | 1120..1175 | 4 | 870+ | 8 | 650+ | 24 |
| — | — | — | — | +985 | 4 | +760 | 8 | |
| Vaspaloy | 1010 | 4 | 1080 | 4 | 845 | 24 | 760 | 16 |
| Inconel-713* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| Inconel-713C* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| IN-100* | — | — | 1150..1175 | 2 | — | — | 930..995 | 4..16 |
| *Döküm alaşımları | ||||||||
Tablo 2
| Alaşım | 1. sertleşme | 2. sertleşme | Son yaşlanma | |||
| °C cinsinden sıcaklık | Süre H | °C cinsinden sıcaklık | Süre H | °C cinsinden sıcaklık | Süre H | |
| EI435 | 980..1020 | 0,5 | — | — | — | — |
| ХН77TYUR | 1080 | 8 | — | — | 700..750 | 16 |
| ХН70ВМТУ | 1200 | 2 | 1050 | 4 | 800 | 16 |
| ХН35ВТУ | 1180 | 2,5 | 1050 | 4 | 750..800 | 16 |
| EI445R | 1200 | 4..6 | — | — | 850 | 15..20 |
| EI893 | 1160 | 2 | — | — | 800 | 12 |
| EI929 | 1220 | 2 | 1050 | 4 | 850 | 8 |
| EI867 | 1220 | 4..10 | — | — | 950 | 8 |
| EN867* | 1180 | 6 | 1000 | 8 | 850 | 16 |
| EI661 | 1200 | 10..15 | 950..1050 | 5..8 | — | — |
| ZhS6K | 1200 | 4 | — | — | — | — |
| * 900 °C'de ara yaşlandırma 8 H. | ||||||
Tablo 3
| Alaşım kalitesi | % cinsinden öğe içeriği | ||||||||
| C | CR | ortak | Ay | Not | Ti | Al | Fe | Diğer unsurlar | |
| Inconel-600 | 0,04 | 15 | — | — | — | — | — | 7 | — |
| Inconel-700 | 0,12 | 15 | 30 | 3 | — | 2,2 | 3,2 | 1 | — |
| Inconel-718 | 0,04 | 19 | — | 3 | 5 | 0,8 | 0,6 | 18 | — |
| Inconel X-750 | 0,04 | 15 | — | — | 1 | 2,5 | 0,9 | 7 | — |
| Nim-80A | 0,08 | 20 | 1 | — | — | 2,3 | 1,3 | 3 | — |
| Nim-90 | 0,08 | 20 | 18 | — | — | 2,5 | 1,5 | 3 | — |
| Rene-41 | 0,08 | 19 | 11 | 10 | — | 3 | 1,5 | 2 | 0,005B |
| Udimet-500 | 0,08 | 18 | 18 | 4 | — | 3 | 2,9 | 0,5 | 0,004 B |
| Udimet-520 | 0,05 | 19 | 12 | 6 | — | 3 | 2 | 0,5 | 0,005V; 1 W |
| Udimet-700 | 0,15 | 15 | 19 | 5 | — | 3,5 | 4,5 | 0,5 | 0,05B |
| Vaspaloy | 0,10 | 20 | 14 | 4 | — | 3 | 1,3 | 0,75 | 0,004B; 0,06 Zr |
| Inconel-713 | 0,12 | 13 | — | 4,5 | 2 | 0,6 | 6 | 0,5 | — |
| Inconel-713 C | 0,06 | 12 | 1,5 | 4,5 | 2 | 0,6 | 6 | 0,3 | — |
| IN-100 | 0,15 | 10 | 14 | 3 | — | 5 | 5,5 | — | 0,015V; 0,06Zr; 1,0V |
| B-1900 | 0,10 | 8 | 10 | 6 | — | 1,0 | 6 | — | 0,015V; 0,08Zr; 4,5 Ta |
Tablo 4
| Alaşım kalitesi |
|
|||||||||
| C | CR | ortak | Ay | W | Ti | Al | Fe | B | Diğer unsurlar | |
| EI435 | 0,10 | 20 | — | — | — | 0,30 | 0,10 | 1 | — | — |
| ХН77TYUR | 0,05 | 20 | — | — | — | 2,5 | 0,8 | 1 | 0,01 | 0,10 CE |
| ХН70ВМТУ | 0,10 | 15 | — | 3 | 6 | 2,1 | 2,1 | 5 e kadar | 0,02 | 0,02 Ce; 0,3V |
| ХН35ВТУ | 0,05 | 15 | — | — | 3 | 3 | 1,2 | ~40 | 0,03 | 0,02 CE |
| EI445R | 0,05 | 18 | — | 4,5 | 4,5 | 2,5 | 1,2 | 1 | 0,01 | 0,02 CE |
| EI893 | 0,05 | 15 | — | 5 | 10 | 1,4 | 1,4 | 1 | 0,01 | 0,02 CE |
| EI929 | 0,06 | 10,5 | 15 | 5 | 6 | 1,7 | 4 | — | — | 0,1 Ba; 0,5 V |
| EI867 | 0,06 | 9,5 | 5 | 10 | 5 | — | 4,5 | — | 0,02 | — |
| ZhS6-K | 0,15 | 11,5 | 4,5 | 4 | 5 | 2,8 | 5,5 | 1 | 0,02 | — |
Yurtdışındaki sertleşme sıcaklığı daha düşük ve bekleme süresi SSCB'de kullanılan sertleşme sıcaklığından çok daha kısa (neredeyse 2 kat). Sonuç olarak yabancı alaşımlar ülkemizde kullanılanlara göre daha ince tanelidir. İkinci sertleştirme yurt dışında kullanılmazken ülkemizde birçok alaşımda başarıyla kullanılmaktadır.
Tabloda verilmiştir. 1 ve 2 tipik ısıl işlem modları ihtiyaca göre değiştirilebilir. Yüksek sıcaklıklara ısıtılarak elde edilen iri taneli alaşımların ince taneli olanlara göre daha yüksek sürünme direncine sahip olduğu bilinmektedir. İri taneli alaşımlar (2-3 puan) ayrıca yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde daha yüksek uzun vadeli dayanıma sahiptir. Ancak orta derecede yüksek sıcaklıklarda (600-700 °C) ortalama tane büyüklüğü 4-5 puan olan alaşımların ısı direnci daha yüksektir. Dallanmış tane sınırlarının daha yüksek yüzey enerjisinden dolayı ince taneli yapı, özellikle yüksek çalışma sıcaklıklarında daha kararsızdır, bu nedenle ısıya dayanıklı alaşımların, özellikle uzun süreli hizmet için tasarlananların tane boyutu 3'e karşılık gelmelidir. Standart ölçekte -4 puan. Bu tane boyutu, 1100-1120 °C'ye ısıtıldıktan sonra ve karmaşık alaşımlar için 1150-1170 °C'ye ısıtıldıktan sonra yaygındır.
Yurt dışında çoğu endüstriyel alaşım bu sıcaklıklarda ısıtılır.
Oda ve düşük sıcaklıklarda (~550 °C) yüksek dayanım özellikleri elde etmek için 950-1050 °C'de normalizasyon ve daha düşük sıcaklıklarda yaşlandırma yapılarak alaşımların ince taneli (5-6. nokta) olması gerekir. ), ince bir şekilde dağılmış γ çökeltileri '-fazları ile güçlendirilmiştir.
Böylece ısıl işlem modunun seçimi gerekli mekanik özelliklere göre belirlenir. Dispersiyon sertleşmesi sıcaklık aralığını aşan sıcaklıklarda (örneğin 900-950 °C) çalışmak üzere yüksek düzeyde dispersiyon sertleşmesine sahip alaşımlar kullanıldığında, bunlar yalnızca bir normalizasyona tabi tutulur. Çalışma sıcaklıklarına ısıtıldığında, ısıtma işlemi sırasında alaşımların yoğun sertleşmesi meydana gelir (anatermik yaşlanma), çalışma sıcaklığı bölgesinde maksimum sertleşme alırlar ve belirli bir süre boyunca yüklere başarılı bir şekilde dayanabilirler. Bununla birlikte, önceden yaşlandırılmış aynı alaşımlar sıcaklıklara ve yüklere karşı daha az dirence sahiptir ve dolayısıyla daha az verimlidir. Zayıf dispersiyon sertleşmesine sahip alaşımlar (EI813, EI435, Inconel-600, vb.), dispersiyon sertleşmesinin çok az etkisi olduğundan ve çalışma sırasında meydana geldiğinden yaşlanmaya maruz kalmazlar. Alaşımların uzun vadeli stabilitesini sağlamak için, yapılarında orta derecede güçlendirici faz içeriği gereklidir (yani orta derecede dispersiyonla sertleşen alaşımların kullanılması). Kademeli işleme modları tarafından sağlanan, ince dağılmış intermetalik ve karbür fazların eşit ve maksimum ayrılmasını elde etmek çok önemlidir. Kademeli yaşlandırma rejimleri, mukavemet özelliklerinde kayıplara yol açsa da, plastik özellikleri önemli ölçüde arttırmakta ve alaşımların termal kırılganlık eğilimini azaltmaktadır. Ancak daha sonra yapılan deneyler bu yöntemin uygunsuzluğunu gösterdi. Böylece, yüksek derecede dispersiyonla sertleşen alaşım KhN35VTYu (EI787) üzerinde, karmaşık ısıl işlem rejimleri, 750 °C'de yalnızca bir yaşlandırmadan oluşan en basit rejimle eş zamanlı olarak test edildi. Termal kırılganlık eğilimi 10'000-20'000'e kadar maruz kalma durumlarında değerlendirildi H ve sıcaklık 700 °C. Sonuçlar (Tablo 5), ön ısıl işlem rejiminin karmaşıklığına bakılmaksızın alaşımın kırılgan hale geldiğini göstermektedir. Temperleme aşamalarının sayısının veya bekletme süresinin arttırılması, darbe dayanımının yalnızca başlangıç değerlerini etkiler. Yaşlandırma sürecinde azalır, tek başına yaşlandırmadan oluşan ısıl işlem sonrasında ise daha az oranda azalır.
Daha önce belirtildiği gibi, ikinci fazın termodinamik olarak kararsız parçacıklarının dispersiyonla ayrılması, birleştirilmesi ve çözünmesi işlemleri sürekli olarak meydana gelir. Bu işlemler rejeneratif olarak gerçekleşir, döngüden sonra döngü tekrarlanır, bu nedenle alaşım ne kadar önceden yaşlandırılmış ve ısıl işlem rejimleri karmaşık olursa olsun, uzun süreli ısıya maruz kalma sırasında özelliklerini değiştirecek ve sabit sıcaklık nedeniyle kırılgan hale gelecektir. güçlendirme fazındaki parçacıkların salınması ve yapısal durumdaki değişiklikler.
Tek yaşlandırmadan (ön sertleştirme olmadan) oluşan, dispersiyonla sertleşen sıcak veya soğuk şekillendirilmiş alaşımların orijinal ve basit ısıl işlemine odaklanmalıyız.
Bu mod, geniş bir sıcaklık aralığında en iyi mukavemet özelliklerini ve sünekliğin yanı sıra 750 ° C'ye kadar sıcaklıklarda en yüksek ısı direncini ve yorulma direncini elde etmenizi sağlar. Ayrıca bu mod, termal gevrekleşmeye karşı daha iyi direnç ve kesilmelere karşı duyarsızlık sağlar. Yalnızca yaşlandırmayı içeren bir işleme rejimi bazı alaşımlar üzerinde test edilmiş ve üretime başarıyla uygulanmıştır. Bu tür rejimlerin yurt dışında kullanımına ilişkin henüz bir bilgi bulunmuyor.
Alaşımların uzun süreli stabilitesini sağlamanın bir diğer önemli koşulu, güçlendirme fazlarının yüksek termal stabilitesine ulaşmasıdır. Bu, güçlendirme fazlarının bileşiminin karmaşıklaştırılmasıyla, kısmen güçlendirme γ'-fazının bileşimine dahil edilen alaşım elemanlarının eklenmesiyle elde edilir. En etkili güçlendirme γ fazları - Ni 3 Al ve Ni 3 Ti ve bunların kombinasyonu - Ni 3 (A1, Ti), aşağıdakilerle karmaşık hale getirilebilir: niyobyum, tantal, kalay, silikon, magnezyum, berilyum, rutenyum, molibden ve sağlayan diğer elementler nikel alaşımlarının dispersiyon sertleşmesi. Bunlardan kalay gibi biraz daha büyük atom çapına sahip elementler özellikle ilgi çekicidir.
Nikel ile γ’ tipi fazlar oluşturan bazı elementlerin atom çapları aşağıdaki gibidir:
Stresi azaltmak. Temperleme genellikle stresi azaltmak ve parçaların boyutlarını stabilize etmek için kullanılır. İç gerilimler işleme, kaynaklama veya çalışma sırasında ortaya çıkabilir. Isıya dayanıklı alaşımlardan üretilen bitmiş ürünler, ürünün boyutlarına bağlı olarak 400-700 °C'de temperlenir; tatilden sonra yavaş soğuma. Daha yüksek temperleme sıcaklıklarında, yaşlanma süreçleri meydana gelmeye başlar ve birçok alaşım için temperleme, geleneksel yaşlandırma ile birleştirilebilir, bu nedenle, operasyondan önce son bir işlem olarak, iç gerilimlerin tamamen ortadan kaldırılmasına olanak tanıyan yaşlandırmanın gerçekleştirilmesi tavsiye edilir.
Yeni araştırma. Nikel, nikel-kobalt ve diğer bazlar üzerindeki östenitik ısıya dayanıklı alaşımların sertliğini, mukavemet özelliklerini, sürünme direncini ve ısı direncini arttırmaya yönelik bir yöntem için ABD'de bir patent yayınlandı (4 Temmuz 1967 tarihli ABD Patent No. 3329535) . Bu yöntem, yüksek hidrostatik basınç (10'000-50'000) uygulaması altında hava soğutmalı çözelti işlemeden oluşur. ATM), karbonun katı çözelti içindeki çözünürlüğünü gözle görülür şekilde azaltır (1-10 basınç altında tutma) dk.). Yüksek basıncın bir sonucu olarak, karbon atomları veya karbürler matristen tutarlı çökeltiler halinde "sıkılır" ve bir ağ şeklinde düzenlenirken, tutarlı fazların parçacıkları her zamanki gibi tane sınırları boyunca düşmez. Daha sonraki yaşlanmayla (650-980 °C) karbürler, katı çözeltinin eşit şekilde dağılmış hücresel oluşumları etrafında çökelir.
ABD'de Inconel-718 alaşımı üzerinde yürütülen çalışmalar ilgi çekicidir. Bu alaşımın güçlendirilmesi, bileşimi Ni 3 bileşiğine (Nb 0,8 Ti 0,2) karşılık gelen Ni 3 Nb bazlı γ' fazının çökeltilmesiyle elde edilir. Incone1-718 alaşımı yavaş yavaş dispersiyonla sertleşir ve bunun sonucunda yüksek teknolojiye sahiptir ve iyi kaynaklanabilir. 760 °C'ye kadar çalışmaya uygundur. Yüksek mukavemeti (σ 0,2 ila 120-145) kg/mm2) iyi korozyon direnciyle birleştirilmiştir. Dikkate değer olan, yüksek mukavemet değerleri sağlayan 955 °C'lik düşük normalizasyon sıcaklığıdır (bkz. Tablo 1). Niyobyumun bu alaşımın özellikleri üzerindeki etkisi faydalı ve etkilidir. Titanyumun ayrıca Inconel-718 alaşımının özellikleri üzerinde niyobyumdan daha az olmayan artırıcı bir etkisi vardır. Alüminyumun etkisi daha az belirgin olup, değişken etkiyle mukavemette hafif bir artışa neden olur. Silikonun etkisi, küçük sapmalarla niyobyuma benzer. Makalede ikili (Ni+Si) ve üçlü (Ni+Si+Ti) alaşımlara ilişkin çalışmaların sonuçları sunulmaktadır. β-fazının oluşumu tespit edilmiştir: sırasıyla ~%12-13 Si ve %6-10 Si ve %1-4 Ti içeren alaşımlarda Ni 3 S ve Ni 3 (Si, Ti). X-ışını kırınım yöntemi, Ni 3 (Si, Ti) fazının γ'-fazı Ni 3'e (Al, Ti) benzer olduğunu tespit etti; Ni 3Si veya ikili alaşımlarda β-fazı, 1040 °C'nin altındaki sıcaklıklarda peritektoid reaksiyon sonucu oluşur. Karşılık gelen Ni 3 (Si, Ti) fazı gibi önemli bir plastisiteye sahiptir. İkili alaşıma titanyum eklenmesi (~%2) peritektoid β oluşumunu ortadan kaldırır ve ortaya çıkan Ni 3 (Si, Ti) fazı, Ni 3 Ti bileşiğiyle (1380 °C) aynı erime noktasına sahiptir. Belirtilen miktarlarda silikon ve titanyum içeren alaşımlar oldukça yüksek mukavemet özelliklerine ve sünekliğe sahiptir. Dökme alaşımların oda sıcaklığında maksimum çekme mukavemeti ve akma mukavemeti sırasıyla: 55-57 ve 25-28 kg/mm2 ve minimum uzama %15-30 aralığındadır.Bu dispersiyonla sertleşen alaşımların diğer özellikleri verilmemiştir.
Zararlı aşamalar Uzun süreli ısıl işlem veya servis sırasında, katı bir stokiyometrik orana sahip olmayan ve değişken bileşimli katı çözeltiler olan birçok ısıya dayanıklı alaşımda σ-, μ- ve diğer fazlar açığa çıkar. Bu fazlar çelik ve alaşımların plastik özelliklerinin azalmasına neden olur. σ-fazının oluşumu krom, tungsten, molibden vb. ile büyük ölçüde kolaylaştırılabilir. Küçük kobalt ilaveleri (%5'e kadar) σ-oluşum sürecini azaltabilir. Aynı zamanda Ni 3 M güçlendirme fazının bir parçasıdır ve kromu katı bir çözelti halinde serbest bırakır. %5'in üzerindeki kobalt içeriği, özellikle alaşımda krom eksikliği olduğunda σ oluşumunu aktif olarak etkiler. Alaşımlarda σ fazının oluşma zamanını hesaplamak için yöntemler vardır. Bunlar, Nv noktası olarak adlandırılan elektron boşluklarının yoğunluk noktasının hesaplamalarıdır, ancak bunlar her zaman doğru değildir. Tehlikeli bir Nv noktasına sahip olan ancak σ fazı oluşturmayan alaşımlar vardır. σ fazı Ud-700, Ud-500, Ud-520, IN-713C ve Rene-41 alaşımlarında keşfedildi. σ fazının Ud-700 ve IN-100 alaşımlarının performansını düşürmesine rağmen diğer alaşımların mukavemeti üzerinde çok az etkisi oldu veya hiç etkisi olmadı. Yüksek mukavemetli döküm alaşımları üzerine yapılan çalışmalar, σ fazının varlığının özelliklerdeki azalmayı etkilemediğini ortaya koymuştur.
Nikel bazlı alaşımlar 850-950 °C sıcaklıklara kadar oksidasyona karşı oldukça dayanıklıdır. Daha yüksek sıcaklıklarda (söndürme için ısıtma sıcaklıkları), yüzeyden ve tane sınırları boyunca oksitlenirler, bu nedenle, ısıya dayanıklı alaşımların yüksek sıcaklıklarda ısıl işlemi için, işe göre, vakum veya hidrojen fırınlarına sahip olmak arzu edilir. . Maruz kalmanın sonunda metalin soğutulması, bir inert gaz jeti kullanılarak sağlanır. Oksidasyon kabul edilemez ise koruyucu atmosfere sahip fırınlar kullanılmalıdır. Tuz banyolarında ısıtma istenmez çünkü banyodaki klorürler ısıtma işlemi sırasında eskime sıcaklıklarında bile metal yüzeyle reaksiyona girebilir. Yaşlandırmaya yönelik termal fırınlar, hava atmosferine sahip geleneksel olabilir ve gazla ısıtılabilir. Seyreltik ekzotermik atmosfer nispeten güvenli ve ekonomiktir. Endotermik bir atmosfer tavsiye edilmez. Oksidasyon kabul edilemezse argon atmosferi kullanılır. Isıl işlem sırasında sıcaklık kontrolünün doğruluğu, dövme alaşımlar için 4-5 °C, dökme alaşımlar için 8-10 °C arasında olmalıdır.
Kaynakça:
1.
Nazarov E.G., Latyshov Yu.V. Dispersiyonla sertleşen ısıya dayanıklı çeliklerin ve alaşımların özelliklerinin iyileştirilmesi. M., GOOINTI, 1964, No. 23-64-1349/26.
2.
Borzdyka A. M., Tseitlin V. 3. NTO MASHPROM M.'nin ısıl işlemiyle bağlantılı olarak ısıya dayanıklı alaşımların yapısı ve özellikleri, “Makine Yapımı”, 1967.
3.
Belikova E.I., Nazarov E.G. “MiTOM”, 1962, No. 7.
4.
Betterige W., Franklin A. "J. Metal Enstitüsü'nün", 1957, v. 85.
5.
Betteridge W. Smith. Isıya dayanıklı metal malzemeler. Yabancı yayınevi yanıyor, 1958.
6.
Belyatskaya I. S., Livshits B. G. “Üniversitelerin haberleri. Demir metalurjisi", 1960, No. 7.
7.
Estulin G.V. "Steel" dergisine ek, 1958.
8.
Livshits D. E., Khimushin F. F. Isıya dayanıklı alaşımlar üzerine araştırma. SSCB Bilimler Akademisi, 1957.
9.
Danesi W., Donachie M., Radavich J. “TASM”, 1966, v. 59.
10.
Danesi W., Donachie M. “J. Metal Enstitüsü'nün", 1969, v. 97.
11.
Cowan T. "J. Metallerin", 1968, v. 20, sayı 11.
12.
Nazarov E.G., Pridantsev M.V. “MiTOM”, 1963, No. 11.
13.
Nazarov E. G. “MiTOM”, 1969, No. 8.
14.
Sims S. "J. Metallerin", 1966, No. 10.
15.
Levin E. E., Pivnik E. M. Yüksek alaşımlı ısıya dayanıklı alaşımların ilerici ısıl işlem yöntemleri. Seri “Metal bilimi ve ısıl işlem”. Cilt 4.Leningrad, 1963.
16.
Gulyaev A.P., Ustimenko M. Yu, “SSCB Bilimler Akademisi İzvestia “Metaller”, 1966, No. 6.
17.
Ulyanin E. A. “MiTOM”, 1966, Sayı 10.
18.
Williams K. "J. Metal Enstitüsü'nün", 1969, v. E7.
19.
Murphy H., Sims C. Beltran A. "J. Metallerin", 1968, v. 20, sayı 11.
20.
Burger J., Hanink D. “Metal İlerleme” 1967, v. 92, sayı 1.
21.
Wagner H., Prock J "Metal İlerleme", 1967, v. 91, sayı 3.
22.
Mihalisin I., Bicber C., Grant R. “Trans, of Metallurgical Society of A1ME”, 1968, v. 242.
23.
Khimushin F. F. Isıya dayanıklı çelikler ve alaşımlar. M. "Metalurji", 1969.
24.
Özel M., Nutting İ. "J. Demir Çelik Enstitüsü", 1969, v. 207.
Östenitik çeliklerin bir takım özel avantajları vardır ve oldukça agresif çalışma ortamlarında kullanılabilirler. Enerji mühendisliği, petrol ve kimya endüstrilerinde bu tür alaşımlar olmadan yapmak imkansızdır.
Östenitik çelikler yüksek düzeyde alaşımlı çeliklerdir; kristalleştikten sonra tek fazlı bir sistem oluşur, ile karakterize edilen yüz merkezli kristal kafes. Bu tür ızgaralar çok düşük sıcaklıklara (yaklaşık 200 santigrat derece) maruz kaldığında bile değişmez. Bazı durumlarda başka bir faz daha vardır (alaşımdaki hacim yüzde 10'u geçmez). Daha sonra kafes vücut merkezli olacaktır.
Açıklama ve özellikler
Çelikler, bazlarının bileşimi ve nikel, krom gibi alaşım elementlerinin içeriğine göre iki gruba ayrılır:
- Demir bazlı bileşimler: nikel %7, krom %15; toplam katkı maddesi sayısı -% 55'e kadar;
- Nikel ve demir-nikel bileşimleri. İlk grupta nikel içeriği% 55 ve daha fazla, ikinci grupta ise 1:5 oranında yüzde 65 ve daha fazla demir ve nikelden başlar.
Nikel sayesinde çeliğin sünekliğini, ısı direncini ve üretilebilirliğini arttırmak mümkündür ve krom yardımıyla - vermek gerekli korozyon ve ısı direnci. Ve diğer alaşım bileşenlerinin eklenmesi, benzersiz özelliklere sahip alaşımların elde edilmesini mümkün kılacaktır. Bileşenler alaşımların servis amacına uygun olarak seçilir.
Alaşımlama için esas olarak kullanılır:
- Östenitlerin yapısını stabilize eden ferritizatörler: vanadyum, tungsten, titanyum, silikon, niyobyum, molibden.
- Östenleştiriciler nitrojen, karbon ve manganez ile temsil edilir.
Listelenen bileşenlerin tümü yalnızca aşırı fazlarda değil, aynı zamanda katı bir çelik çözeltisinde de bulunur.
Korozyona ve sıcaklık değişimlerine dayanıklı alaşımlar
Çok çeşitli katkı maddeleri, özel çelikler oluşturmanıza olanak tanır. uygulanacak yapısal bileşenlerin imalatına yönelik olup kriyojenik, yüksek sıcaklık ve aşındırıcı ortamlarda çalışacaktır. Bu nedenle kompozisyonlar üç türe ayrılır:
- Isıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı.
- Korozyona dayanıklı.
- Düşük sıcaklıklara dayanıklıdır.
Isıya dayanıklı alaşımlar agresif ortamlarda kimyasallar tarafından tahrip edilmez ve +1150 dereceye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir. Bunlar şunlardan yapılmıştır:
- Gaz boru hatlarının elemanları;
- Fırın bağlantı parçaları;
- Isıtma bileşenleri.
Isıya dayanıklı kaliteler, yüksek mekanik özelliklerini kaybetmeden, yüksek sıcaklıklardaki strese uzun süre dayanabilir. Alaşımlama sırasında molibden ve tungsten kullanılır (her ilave için %7'ye kadar tahsis edilebilir). Bor, tahılları küçük miktarlarda öğütmek için kullanılır.
Östenitik paslanmaz çelikler (korozyona dayanıklı), düşük karbon içeriği (%0,12'den fazla değil), nikel (%8−30), krom (%18'e kadar) ile karakterize edilir. Isıl işlem gerçekleştirilir (temperleme, sertleştirme, tavlama). Paslanmaz çelik ürünler için önemlidir, çünkü çeşitli agresif ortamlarda (asitli, gaz, alkalin, sıvı metal, 20 derece ve üzeri sıcaklıklarda) iyi dayanmayı mümkün kılar.
Soğuğa dayanıklı östenitik bileşimler %8-25 nikel ve %17-25 krom içerir. Kriyojenik ünitelerde kullanılırlar ancak üretim maliyetleri önemli ölçüde arttığından kullanımları çok sınırlıdır.
Isıl İşlem Özellikleri
Isıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı kaliteler, faydalı özellikleri artırmak ve mevcut tane yapısını değiştirmek için farklı türde ısıl işlemlere tabi tutulabilir. Dağınık fazların sayısı ve dağılım ilkesinden, blokların ve tanelerin boyutlarından ve benzerlerinden bahsediyoruz.
Bu tür çeliğin tavlanması, alaşımın sertliğinin azaltılmasına yardımcı olur (bazen bu işlem sırasında önemlidir) ve ayrıca aşırı kırılganlığı ortadan kaldırır. İşleme sürecinde metal 1200 derecede 30-150 dakika ısıtılır, daha sonra gerekli Mümkün olduğu kadar çabuk soğutun. Önemli miktarda alaşım elementi içeren alaşımlar genellikle yağlarda veya açık havada soğutulurken, daha basit alaşımlar normal suda soğutulur.
Çift sertleştirme sıklıkla gerçekleştirilir. İlk olarak bileşimlerin ilk normalizasyonu 1200 derece sıcaklıkta gerçekleştirilir, ardından 1100 derecede ikinci normalizasyon yapılır, bu da plastik ve ısıya dayanıklılık özelliklerinde önemli bir artışa olanak tanır.
Çift ısıl işlem (sertleştirme ve yaşlandırma) işlemiyle artan ısı direnci ve mekanik mukavemet elde edilebilir. Operasyondan önce, ısıya dayanıklı tüm alaşımların yapay yaşlandırılması gerçekleştirilir (yani dispersiyonla sertleştirilirler).