Механические свойства жаростойких чугунов.

Таблица 6

7. Жаростойкие покрытия

Одним из способов повышения жаростойкости материалов является применение специальных жаростойких покрытий. Коррозия металлов - самопроизвольное разрушение в результате взаимодействия с окружающей средой. электрохимическая коррозия развивается в металлических материалах, которые работают во влажной атмосфере, почве, речной и морской воде, водных растворах солей, щелочей и кислот. Первым направлением защиты от электрохимической коррозии является нанесение на поверхность деталей электроположительных (иногда благородных) металлов. Второе, более распространенное направление, - нанесение на металлические материалы покрытий из металлов и сплавов, способных пассивироваться в коррозионной среде, что позволяет значительно снизить коррозионное разрушение. Третье направление состоит в использовании диэлектрических покрытий на металлических материалах, которые исключают работу гальванических пар.

Конструкционные материалы в процессе обработки и эксплуатации при высоких температурах (500-600С) подвержены химической коррозии, которая развивается в сухих газах и жидких неэлектролитах. Наиболее часто химическое взаимодействие проявляется в кислородосодержащих средах, сухом воздухе, углекислом газе, водяном паре, кислороде, продуктах сгорания различного топлива. Активная коррозия наблюдается в среде сернистых газов и галоидных средах. Скорость химической коррозии растет с увеличением температуры и интенсивности движения газовой среды; под действием циклических напряжений, термоударов; при наличии движущихся частиц в газовой фазе, радиации и электромагнитных полей.

Для защиты от химической и электрохимической коррозии при повышенных температура эксплуатации в агрессивных средах применяется ряд покрытий на металлической основе. Ниже приведены основные способы получения жаростойких покрытий.

Вакуумная металлизация с электронно-лучевым нагревом (ВЭМ) позволяет испарять тугоплавкие материалы, располагаемые в медном водоохлаждаемом цилиндре. для получения всестороннего покрытия требуется вращение обрабатываемой детали и подогрев ее для улучшения сцепления покрытия с подложкой.

Циркуляционное диффузионное насыщение из газовых смесей (ДГЦ). В замкнутой рабочей камере установки отсутствуют нейтральные (балластные) составляющие газовой смеси. Перенос диффундирующего элемента на обрабатываемые детали осуществляется в результате обратимых химических реакций. По сравнению с порошковым и прямоточным способом циркуляционное насыщение является более производительным, безвредным и экономичным.

Диффузионное насыщение из порошковых смесей с активаторами (ДПО). Герметизированные контейнеры с обрабатываемыми деталями, засыпанными порошковой смесью, загружают в печь для изотермической выдержки. Порошковая смесь состоит из диффундирующего элемента или сплава на его основе порошка шамота или оксида алюминия. В качестве активаторов в количестве 1-7% добавляют галогениды аммония, чаще хлористый аммоний, которые значительно ускоряют процесс диффузионного насыщения вследствие образования субгалогенидов диффундирующего элемента.

Диффузионное насыщение из суспензий шликерным способом (ДШ) заключается в том, что суспензию наносят окраской, окунанием или пульверизацией на хорошо очищенные поверхности деталей, а после сушки на воздухе отжигают в вакууме, аргоне или в воздушной атмосфере. Температура и время отжига в печах определяют толщину диффузионного покрытия. Суспензию приготовляют из тонких порошков диффундирующих элементов и органического (жидкого) связующего.

Конденсация покрытия при ионной бомбардировке (КИБ) осуществляется в специальных установках ("Булат", "Пуск" и др.). После ионной очистки обрабатываемой поверхности (катода) распыленные электродугой частицы металла соединяются с подаваемыми в установку газом (например, азотом) и осаждаются на изделии.

Плазменное напыление покрытий (ПНП) отличается большой производительностью и универсальностью, так как в плазменную высокотемпературную струю аргона, направленную на обрабатываемую поверхность изделия, можно вводить смеси порошков любых тугоплавких металлов. Однако плазменные покрытия имеют значительную пористость.

В таблице 7 приведены жаростойкие покрытия различных металлов и сплавов [11, 12].

Жаростойкие покрытия

Таблица 7

Заключение

В работе рассмотрены различные жаростойкие материалы, применяемые в транспортостроении.

Показано, что основные методы повышения жаростойкости металлов (сталей, сплавов, чугунов) это специальное легирование или применение специальных жаростойких покрытий. Здесь же приведены различные методы легирования и методы получения покрытий, которые повышают жаростойкость металлов и сплавов.

В работе приведены характеристики жаростойких материалов и жаростойких покрытий используемых в транспортном машиностроении.

Литература

1.Технология конструкционных материалов: Учебное пособие для вузов/ Под ред. М. А. Шатерина. - СПб.: Политехника, 2005.

2.ГОСТ 5632-72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

3.Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.

4.Никитин В. И., Комиссарова И. П., Ревзюк М.Б. Жаростойкость конструкционных материалов энергомашиностроения. Л.: НПО ЦКТИ, 1978. Вып. 38.

5.Сплавы для нагревателей./Л.Л. Жуков, И.М. Племянникова, М.Н. Миронова и др. М.: Металлургия, 1985.

6.Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н. Арзамасов, В.А.Брострем, Н.А. Буже и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. М.: машиностроение, 1990.

7.Масленков С. Б. Жаропрочные стали сплавы. М.: Металлургия, 1983.

8.Ульянин Е.А. Коррозионно-стойкие стали и сплавы. М.: Металлургия, 1980.

9. Сплавы для нагревателей. /Л.Л. Жуков, И.М. Племянникова, М.Н. Миронова и др. М.: Металлургия, 1985.

10. ГОСТ 5949-75. Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.

11.Справочник по конструкционным материалам: Справочник / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов и др.; Под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.

12.Коломыцев П. Т. Газовая коррозия и прочность никелевых сплавов. М.: металлургия, 1984.