Сталі та сплави з особливими властивостями.

До цієї групи належать сплави, у яких переважають такі вла­стивості, як корозійна стійкість, жароміцність, жаростійкість, зносостійкість, особливі електричні властивості тощо.

Для підвищення жаростійкості в сталь вводять хром, алюміній або кремній. При наявності 5,..8% хрому жаростій­кість зростає до 700...750°С, при вмісті хрому 15...17% — до 950...1000°С, а при збільшенні його вмісту до 25%сталь не оки­слюється навіть при 1100°С. Додавши 5%алюмінію, збільшу­ють температуру до 1300°С.

Жаростійкі сталі виготовляють у вигляді листів, прутків, труб і литих деталей. При виборі сталі основним параметром є температура середовища, в якому працює деталь. Наприклад, сталь 12Х18Н9 жаростійка до 850°С, 15Х25Т — до 1050°С, а ливарна 15Х25Н9С2Л — до 1150°С.

Нержавіючісталі за хімічним складом поділяють на хромисті з феритною або мартенситною структурою та хромонікелеві — аустенітні. При вве­денні в сталь більше 12% хрому її електрохімічний потенціал стає позитивним і вона не взаємодіє з атмосферою, прісною водою, з рядом кислот, лугів і солей. Сталі 12X13 і 20X13 застосо­вують для виготовлення деталей з підвищеною пластичністю, на які діють ударні навантаження (клапани гідропресів, пред­мети домашнього вжитку), їх гартують в маслі з температу­рою 1000.,.1100^оС і відпускають при 700...775°С з метою укруп­нення карбідів. Сталі 30X13 і 40X13 використовують для голок карбюраторів, пружин, хірургічного інструменту. Після гарту­вання при 1000...1050°С в маслі і низького відпускання сталь має мартенситну структуру (твердість НRС 50…60) і достатню корозійну стійкість. Сталь 12X17 використовують у харчовій промисловості і для виготовлення посуду; сталі 15Х25Т та 15X28 — для зварних деталей.

Аустенітні нержавіючі сталі, леговані хромом, нікелем або марганцем, мають достатню міцність, пластичність і добру ко­розієстійкість в окиснювальних середовищах. Вони немагніт­ні. Сталі 12Х18Н10Т та 12Х18Н12Т є стійкими при контакті з азотною кислотою. Сталі 04Х18Н10, 03ХІ8Н12, 10Х14Г14Н4Т застосовують для ви­готовлення тари під рідкі гази, для оболонок паливних баків ракет та інших виробів.

Жароміцні сталі здатні витримувати механічні навантажен­ня при високих температурах. Такі сталі потрібні для виготов­лення деталей котлів, газових турбін, реактивних двигунів тощо.

Для роботи при температурах, нижчих за 700...950°С, осно­вою сплаву вибирають залізо або кобальт, а при дуже високих (до 1500°С) молібден та інші тугоплавкі метали. Сталі 16М, 12Х1МФ мають структуру перлі­ту, з них виготовляють труби паронагрівачів, арматуру паро­вих котлів тощо. Зі сталей 15X11МФ та 40Х9С2 виготовляють лопатки турбін, що трива­ло працюють при 540°С, клапани автомобільних та авіаційних двигунів.

До сталей з особливими електричними властивостями нале­жать магнітні сталі та сталі з високим електричним опором. Бувають магнітотверді, магнітом'які та парамагнітні сталі.

Магнітотверді сталі і сплави використовують для виготов­лення постійних магнітів. Від них вимагають високих значень коерцитивної сили та залишкової індукції, а також їх стабіль­ності у часі. Для невеликих магнітів використовують вуглецеві сталі У10, У12, для магнітів більших розмірів — сталі ЕХЗ, в яких літера "Е" показує, що сталь магнітотверда, літери й чис­ла — назву і вміст легуючого елемента. Вміст вуглецю в них становить 0,9... 1,0%.

Магнітом'які матеріали, навпаки, повинні мати низьку кое­рцитивну силу, високу магнітну проникність, малі втрати на перемагнічування. З них виготовляють якорі та полюси елект­ротехнічних машин, магнітопроводи силових трансформато­рів, статори і ротори електродвигунів тощо.

Леговані чавуни

Жароміцні чавуни легують нікелем, хромом і марганцем, вони мають аустенітну структуру, вкраплення карбідів і кулястого графіту. Ці чавуни володіють високою циклічною в'язкістю, добре гасять вібрації, стійкі в лугах, слабких розчинах кислот, в сере­довищі перегрітої водяної пари та у морській воді. Крім того, вони немагнітні й задовільно обробляються різанням. З таких чавунів виготовляють деталі, що експлуатуються при високих навантаженнях і підвищеній (до 600°С) температурі, наприклад, вставки гільз циліндрів, головки поршнів, випускні колектори двигунів, вентилі, корпуси турбонагнітачів, газових турбін, насосів, а також немагнітні вироби. У марках жароміцних чавунів записують літеру "Ч", літери "X", "Н", "Г" і числа після них, що показують вміст хрому, нікелю та марганцю у відсотках, а та­кож літеру "Ш", якщо графіт має кулясту форму.

Жаростійкі чавуни стійкі до окиснення на повітрі та інших газових середовищ при підвищеній температурі. Це досягаєть­ся легуванням графітизованих чавунів з пластинчастим або кулястим графітом алюмінієм, хромом і кремнієм, а також ча­стково нікелем і марганцем.

При температурі середовища до 650°С чавун легують хро­мом (0,5...2,7%), при температурах 800...900°С у чавун вводять 5...6% кремнію і сприяють утворенню феритно-перлітної стру­ктури з пластинчастим або кулястим графітом, При експлуа­тації деталей у середовищі з температурою вище 1000°С чавун легують хромом (23...32%) та алюмінієм (19...25%). У марках цих чавунів записують літери "ЖЧ", а також "С", "X" або "Ю" з числами через дефіс, які показують вміст кремнію, хрому і алюмінію у відсотках, наприклад, ЖЧХ-0,8, ЖЧХ-30, а також літе­ру "Ш" в кінці марки для кулястої форми графіту.

Корозійної стійкості сірий чавун набуває при легуванні хро­мом, кремнієм, нікелем, алюмінієм та іншими елементами, які сприяють утворенню на поверхні деталі оксидної плівки, що не взаємодіє з середовищем. Деталі з таких чавунів добре пра­цюють в середовищі кислот, лугів, морської води і т.п. Хромо­нікелеві чавуни стійкі в розплавлених лугах і їх водних розчи­нах. З них виготовляють, наприклад, котли для розплавлення каустичної соди. Корозійна стійкість зростає при зменшенні розмірів графітних вкраплень. У марках цих чавунів запису­ють літери СЧЩ ("Щ" — стійкість у середовищі лугів) і через дефіс номер сплаву, наприклад, СЧЩ-І, СЧЩ-2.

Тема 2.7 Інструментальні матеріали.