Ыстыққа берік болаттар мен қорытпаларды топтау

Заманауй ыстыққа төзімді материалдарды сапасына байланысты перлитті, мартенситті және аустенитті ыстыққа берік болаттар, никельді және кобальтті ыстыққа берік қорытпалар, қиын балқитын металдар болып бірнеше түрге бөлінеді.

300^oC дейінгі температурада кәдімгі конструкциялық болаттардың беріктігі жоғары, бұндай температуралық орталар үшін жоғары легірленген болаттарды қолданудың қажеті жоқ.

350÷500^oC температура интервалында жұмыс істеген кезде перлитті, ферритті және мартенситті класты легірленген болаттар қолданылады.

Перлитті ыстыққа берік болаттар. Бұндай топқа қазандық болаттар мен сильхромдар жатады. Бұндай болаттар арқылы қазандық қондырғының, бу турбиналарының, іштен жану қозғалтқыштарының бөлшектерін жасайды. Болаттың құрамындағы көміртегінің мөлшері аз болады. Қайта кристалдану температурасын арттыру үшін болатты хроммен, молибденмен және ванадимен легірлейді (маркасы 12Х1МФ, 20Х3МФ). Перлитті болаттар пісіріп жабыстыруға икемді, сондықтан пісірілетін конструкцияларда (мысалы, бу қыздырғыштардың құбырларында) қолданылады.

Газ турбиналарының бөлшектерін жасау үшін мартенситті класты қиын легірленген болаттар 12Х2МФСР, 12Х2МФБ, 15Х12ВНМФ қолданылады. Хромның мөлшерін арттырса, болаттың ыстыққа төзімділігі артады. Хром, вольфрам, молибден және ванадий қайта кристалдану температурасын жоғарылатады, термиялық өңдеуден кейін беріктікті арттыратын карбид түзіледі. Пісіріліп жабыстырылмайтын ыстыққа берік бөлшектерді (іштен жану қозғалтқыштарының клапандары) жасау үшін, хромдыкремнийлі болат – сильхромдар: 40Х10С2М, 40Х9С2, Х6С қолданылады. Легірлеу дәрежесі артқан сайын ыстыққа беріктік қасиеті артады. 500÷700^oC жұмыстық температурада аустенитті класты болатарды қолданады. Бұндай болаттардан қозғалтқыштардыңклапандарын, газ турбиналарының қалақтарын, реактивті қозғалтқыштардың саптамалық аппараттарын және т.б. жасайды.

Ыстыққа берік негізгі аустенитті болаттарға қосымша вольфрам, молибден, ванадий және т.б. элементтермен легірленген хромникельді болаттар жатады. Болаттың құрамында 15÷20 % хром және 10÷20 % никель болады. Олар ыстыққа төзімді және ыстыққа берік, иілгіш, жақсы пісіріліп жабыстырылады, бірақ кесу және қысыммен өңделуі қиын. Жиектерінде түрлі фазалардың түзілуіне байланысты 600^oС температура шамасында сынғыштығы байқалады.

700÷900^oC температурада жұмыс істейтін бөлшектер, негізі никель және кобальт болатын қорытпалардан жасалады (мысалы, реактивті қозғалтқыштардың турбиналары).

Никельді қорытпаларды деформацияланған түрде қолданылады. Олардың құрамында 55 % артық никель және көміртегінің мөлшері аз (0,06÷0,12 %) болады. Ыстыққа беріктік қасиеті жағынан ең жақсы ыстыққа берік болаттан асып түседі.

Құрылымы бойынша никельді қорытпаларды гомогенді (нихромдар) және гетерогенді (нимониктер) деп екіге бөледі.

Нихромдар. Бұндай қорытпалардың негізі - никель, ал негізгі легірлеуші элемент – хром (ХН60Ю, ХН78Т).

Нихромдардың ыстыққа беріктігі аз, бірақ ыстыққа төзімділігі жоғары. Оларды жүктеме аз әсер ететін тотықтырғыш ортада жұмыс істейтін бөлшектерді жасау және қыздырғыш элементтерді жасау үшін қолданады.

Нимониктерге келесідей төрт металдан тұратын қорытпалар жатады: никель, хром (шамамен 20%), титан (шамамен 2%), алюминий (шамамен 1%), ХН77ТЮ, ХН70МВТЮБ, ХН55ВМТФКЮ. Термиялық өңделген күйде ғана қолданылады.

Қиын легірленген никельді қорытпалардың ыстыққа беріктігін арттыру үшін қатты ерітіндіге кобальт, молибден, вольфрам қосу керек.

900^oC (2500^oС дейін) жоғары температурада жұмыс істей алатын негізгі материалдарға қиын балқитын металдар вольфрам, молибден, ниобий және т.б қосылған қорытпалар жатады.

Негізгі қиын балқитын металдардың балқу температурасы: вольфрам – 3400^oС, тантал – 3000^oС, молибден – 2640^oС, ниобий – 2415^oС, хром – 1900^oС.

Бұндай металдардың ыстыққа беріктігінің жоғары болуы кристалл торда атом аралық байланыс күшінің үлкендігіне және қайта кристалдану температурасының жоғары болуына байланысты.

Негізі молибденнен тұратын қорытпалар жиі қолданылады. Қорытпаға легірлеуші қоспа ретінде титан, цирконий, ниобий қосады. Тотығудан қорғау үшін силициумдейді, қорытпаның бетінде қалыңдығы 0,03÷0,04 мм болатын MoSi₂ қабаты пайда болады. Силициумдалған бөлшектер 1700^oС температурада 30 сағатқа дейін жұмыс істей алады.

Вольфрам – қиын балқитын металл. Оны электротехника мен электроникада (жарықшамдардың қылдары, вакуумды аспаптардағы қыздырғыштар) түрлі мақсатта қолданылатын болаттар мен қорытпаларда легірлеуші элемент ретінде қолданады.

Легірлеуші элемент ретінде вольфрамға молибден, рений, тантал қосады. Вольфрам мен ренийдің қорытпасы – 196^oС дейін иілгіштігін сақтайды және оның беріктік шегі 1800^oС температурада 150 МПа.

Вольфрам қосылған қорытпалардың ыстыққа төзімділігі төмен болады, тотығудан түзілген жабын металдың көлемін үш есеге дейін арттырады, сондықтан олар жарылады және қабыршақтанады. Олардан вакуумда жұмыс істейтін бұйымдар жасайды.