Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Упругопластические решения и предельное состояние

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
9.86 Mб
Скачать

/. Конструкционные стали

 

 

 

 

 

141

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРУЖИННАЯ СТАЛ Ь

 

 

|

 

50ХФА

 

 

 

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 

 

 

 

Вид

 

Состояние материала

 

 

 

;

V

 

полуфабриката

 

 

г--------------- \------------------

 

 

 

 

 

|

МПа

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

Проволока

 

Закаленная и отпущенная

|

1500

 

40

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

 

Состояние

1!

Температура

!!

v

!!

яв

\

51

s

материала

!

испытания, °С

 

 

.

 

|

%

 

 

 

 

 

 

МПа

 

 

 

 

20

I

1030

i

1110

|

19

 

 

 

150

;

920

 

1010

j

16

 

Закаленный

!

280

|

830

!

990

i

20

 

и отпущенный

 

 

!

425

I

l

!

l

i

21

 

 

!

 

720

830

 

 

i

535

I

340

!

680

!

25

 

 

j

j

 

j

 

Т е х н о л о г и ч е с к и е с во й ств а . Обладает высоким пре­ делом текучести и упругости.

П р и м е н е н и е . Для изготовления пружин особо ответствен­ ного назначения, работающих при переменных нагрузках.

142 Приложение

ПРОВОЛОКА ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ

овс

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 

Диаметр

ов, МПа

Число лерегабов

Число

скручиваний

проволоки, мм

на 180°

 

на 360°

 

 

 

0,3

220 0

-

120

0,4

2 2 0 0

-

1 1 0

0,5

2 100

-

100

0,6

2100

-

84

0,7

2 100

-

73

0,8

2000

40

62

1,0

1900

32

50

1,2

1800

24

42

1,5

1800

16

33

1,6

1800

14

30

1,7

1750

11

26

1,8

1750

11

26

2 ,0

1750

10

23

2,2

1700

7

2 0

2,3

1700

7

2 0

2,5

1700

6

17

2 ,8

1650

4

14

3,0

1650

7

13

3,5

1600

6

11

4,0

1500

5

9

4,5

1450

5

7

5,0

1400

4

6

5,5

1350

-

5

6 ,0

1350

-

5

Дополнительные данные: модульупругости £ = 2 -105 МПа.

Т е х н о л о г и ч е с к и е с в о й ст в а . Режим термической об­ работки: температура отпуска пружин после навивки нагартованной проволоки 260—300 °С.

П р и м е н е н и е . Спиральные пружины.

2. Жаропрочные стали и сплавы

 

 

 

 

 

143

 

 

 

 

 

 

 

2. ЖАРОПРОЧНЫЕ СТАЛИ И СПЛАВЫ

 

 

 

 

ХРОМОНИКЕЛЕВАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

 

12Х18Н9Т

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ

 

ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

 

 

Состояние

Температура

Е

 

<JB

 

5S

V

испытания

 

 

 

 

материала

 

 

 

 

 

 

“С

 

МПа

 

 

 

%

 

 

 

 

 

Прутки,

2 0

188000

280

620

1270

41

63

 

 

 

 

 

 

 

закаленные

300

162000

200

460

1000

31

65

и охлажденные

 

 

 

 

 

 

 

в воде

400

180

450

990

31

65

или на воздухе

500

1S0

500

980

29

65

 

Листы,

500

-

-

450

690

34

32

закаленные

 

 

 

 

 

 

 

и охлажденные

600

 

 

400

610

35

30

на воздухе

Д о п о л н и т е л ь н ы е д а н н ы е . Полуфабрикаты (закален­ ные и охлажденные в воде или на воздухе листы и прессованные профили; трубы бесшовные и холоднотянутые): о0 -,(20°С) = 200МПа; <jB(20 °С) = 550 МПа; 5(20 °С) = 40 %; \|/(20 вС) = 55 %. Прутки: дн(20вС) = 12,5 • 105 Дж/м2.

Т е х н о л о г и ч е с к и е св о й ст в а . Пластичность в закален­ ном состоянии очень высокая. Допускается глубокая вытяжка и другие виды холодной штамповки. Сталь хорошо сваривается всеми видами сварки.

К о р р о з и о н н о е п о в е д е н и е . Сталь обладает хорошей стойкостьюв азотной кислоте в интервале концентраций 65—100% по температуре. Все производство азотной кислоты выполняется из сталей этого типа.

В серной кислоте сталь устойчива при больших концентра­ циях (более 90 %) и низких температурах.

В среде соляной кислоты сталь нестойка, так как содержатся ионы-активаторы.

Достаточно хорошая стойкость в органических кислотах. В му­ равьиной кислоте стойка до 10 % при температуре до 80 °С.

ВС2Н5СООН стойка до 80 % при температурах порядка 80°С.

Вболее высокомолекулярных кислотах сталь более стойка.

144

Приложение

В лимонной кислоте стойка до 50 % и до температуры 100 °С. Высокая коррозионная стойкость во всех растворах солей,

кроме солей, содержащих ионы-активаторы.

Вщелочах хорошо стойка. В едких щелочах устойчива при 50 % до 120 вС.

Ватмосфере высокая коррозионная стойкость, за исключе­

нием морской атмосферы.

Титан добавлен для предотвращения межкристаллитной кор­ розии.

П р и м ен е н и е . Детали коммуникаций горячих газов, вы­ хлопные коллекторы и патрубки аппаратов двигателей, сварные изделия и др.

2. Жаропрочные стали и сплавы

145

 

Х Р О М О Н И К Ё Л Ь А Л Ю М И Н И Б В А Я СТА ЛЬ

 

12Х15Н8Ю

 

 

(СН-2)

 

 

 

 

 

(ЭИ -904)

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 

 

 

Вид

 

 

°о.г

а в

 

s5

полуфабриката

 

 

МПа

 

%

 

 

 

 

Листы

 

 

 

 

 

 

холоднокатаные

Мягкие

 

1 QH

850

 

20

толщиной

(после нормализации)

loU

 

0 ,8—3,6 мм

 

 

 

 

 

 

 

Мягкие (упрочненные

1050

1300

 

10

Ленты

и обработанные холодом)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

холоднокатаные

Полунагартованная

950

1200

 

14

толщиной

после старения

 

 

 

 

 

 

 

0,1- 1,2 мм

Нагартованная

 

 

 

 

 

 

 

1150

1400

 

6

 

после старения

 

 

 

 

 

 

 

 

Прутки

 

 

 

 

 

 

Поковка

После нормализации и

1050

1300

 

10

Профили

обработки холодом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прессованные

 

 

 

 

 

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

 

ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

Состояние

Температура

 

 

*100

«5

Е

материала

испытания, ‘С

 

МПа

 

%

МПа

 

 

 

 

 

2 0

1050

1300

1300

10

195000

Листы мягкие,

20 0

900

изо

ИЗО

S

-

упрочненные

300

850

1050

1050

8

182000

и обработанные

 

S00

 

 

 

 

холодом

400

1000

800

8

-

 

500

500

750

-

10

160000

 

2 0

1150

1400

1400

6

195000

 

2 0 0

980

1200

1200

4

-

Листы,

300

950

1150

1150

4

182000

нагартованные

400

900

1100

1100

5

-

после старения

 

500

700

950

-

6

160000

 

550

420

700

-

14

-

146

 

 

 

 

Приложение

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА

 

 

ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

Состояние

Температура

СТ0.2

°в

°юо

*5

Е

материала

испытания, °С

 

МПа

 

%

МПа

 

 

 

 

 

20

950

1200

-

14

195000

 

200

810

1030

-

12

-

Листы

300

780

980

_

10

182000

полунагартованные

 

 

 

 

 

после старения

400

740

940

12

 

500

580

810

-

14

160000

 

550

340

600

-

16

-

Д о п о л н и т е л ь н ы е да нны е: дн(20°С) = 4 - 105Дж/м2.

Т е х н о л о г и ч е с к и е с во й ст в а . Сталь является старею­ щей переходного (аустенитно-мартенситного) класса. После нор­ мализации имеет максимальную пластичность, легко поддается штамповке, гибке, отбортовке и другим аналогичным операци­ ям. В мягком состоянии сталь можно подвергнуть гибке с ради­ усом, равным толщине материала, в полунагартованном состоя­ нии с радиусом, равным четырехкратной толщине материала, а в нагартованном состоянии — с радиусом, равным шестикратной толщине материала. Сталь хорошо сваривается аргонодуговой, точечной и роликовой сваркой как в мягком, так и в упрочнен­ ном состоянии. Наилучшей обрабатываемостью резанием сталь обладает после двойного отжига.

П р и м е н е н и е . Для изготовления обечаек и силового набо­ ра аппаратов многократного действия, работающих в контакте с атмосферой и наполнителем.

2. Жаропрочные стали и сплавы

147

 

 

 

08Х17Н5МЗ

Х Р О М О Н И К Е Л Ь М О Л И Б Д Е Н О В А Я СТА ЛЬ

 

(СН-3)

 

 

 

 

 

(ЭИ-925)

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ

 

ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

 

Вид

Состояние материала

Температура

%

 

 

полуфабриката

испытания, *С

МПа

%

 

 

 

 

 

Нормализованные

20

250

900

20

 

или отожженные

 

 

 

 

 

 

 

20

900

1200

10

 

 

400

850

1100

-

 

Нормализованные

450

600

1050

7

 

и обработанные

500

600

950

 

 

холодом

Листы

 

550

500

750

10

 

 

 

 

600

-

500

-

 

 

20

1100

1300

5

 

Нагартованные

450

900

1150

4,5

 

 

 

 

 

 

и состаренные

500

850

1100

4,5

 

 

 

 

550

600

820

5,5

Д о п о л н и т е л ь н ы е да нн ы е: £(20°С) = 1,9* 105 МПа;

£(450 °С) = 1,6 - 105 МПа; а 100(45О°С) = 950 МПа; а100(5(НРС) = = 650 МПа; а 100(550 °С) » 400 МПа; <т100(600 °С) = 250 МПа.

Т е х н о л о г и ч е с к и е свойства. Сталь нержавеющая яв­ ляется переходного (аустенитно-мартенситного) класса. После нор­ мализации обладает высокой пластичностью и вязкостью. В этом случае поддается гибке, штамповке, отбортовке и может упроч­ няться термической обработкой. Хорошо сваривается аргоноду­ говой и контактной сваркой в мягком и упрочненном состоянии.

К о р р о з и о н н о е пове де ние . В среде азотной кислоты желательно не применять, так как молибден способен перепассивироваться.

В серной кислоте диапазон применимости несколько выше, чем у стали 12Х18Н9Т.

148 Приложение

В соляной кислоте применять нельзя, так как данная сталь разрушается в среде НС1. В других средах, содержащих ионыакгиваторы, сталь обладает хорошей коррозионной стойкостью, поэтому в этих средах ее применять можно.

Сталь стойка в органических кислотах. В С2Н5СООН стойка во всем диапазоне концентраций. В СН3СООН стойка при более высоких концентрациях, чем сталь 12X18Н9Т.

Сталь стойка во всех растворах солей, в том числе ограничен­ но стойка в растворах солей, содержащих ионы-активаторы.

В атмосфере хорошая стойкость. Ограниченно стойка в мор­ ской воде.

Устойчива во всех щелочах до концентрации 50 % и до темпе­ ратуры 120 °С.

П р и м е н е н и е . Обечайки и силовой набор аппаратов мно­ гократного действия, работающие в атмосферных условиях и в контакте с наполнителем.

2 Жаропрочные стали и сплавы

 

 

 

149

Н Е Р Ж А В Е Ю Щ А Я С Т А Р Е Ю Щ А Я СТАЛЬ

08Х17Н7Ю М 2

 

(С Н -4)

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ

 

 

ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

 

Ввд

 

Состояние материала

Температура

 

 

8

 

 

 

 

полуфабриката

испытания, ‘С

МПа

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

-

1500

-

 

 

 

 

400

1000

-

6,5

Листы

 

Термически

450

900

1200

8

 

упрочненные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

750

1050

8,5

 

 

 

 

550

-

900

9

 

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ СН-4

 

 

В УПРОЧНЕННОМ СОСТОЯНИИ ПО СРАВНЕНИЮ СО СТАЛЯМИ

 

 

СН-2 И СН-3 (КРАТКОВРЕМЕННАЯ ПРОЧНОСТЬ)

 

Температура

 

 

<т„, МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

испытания

СН-4

 

СН-3

 

СН-2

 

 

 

 

 

 

20

 

1500

 

1200

 

1300

 

450

 

1200

 

1050

 

900

 

500

 

1050

 

950

 

750

 

550

 

900

 

750

 

-

 

Д о п о л н и т е л ь н ы е

данные: а0Э/юо(400 °С) = 750 МПа;

CTQ2/JOO(450

С) = 640 МПа.

 

 

 

 

 

Т е х н о л о г и ч е с к и е свойства. Сталь в подогретом со­ стоянии обладает высокой пластичностью, легко поддается гиб­ ке, штамповке, отбортовке. Сталь хорошо сваривается аргоноду­ говой и контактной сваркой. После сварки термическая обработ­ ка не обязательна.

П р и м е н е н и е. Обшивка и внутренний набор изделий, ра­ ботающих в атмосферных условиях и в контакте с наполнителем до 500 °С; при кратковременном действии детали могут работать до 550 °С.

150

Приложение

Ж А Р О П Р О Ч Н Ы Й СПЛАВ

В Ж 1 0 0

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ КОМНАТНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ

 

 

ТЕМПЕРАТУРАХ

 

 

 

Состояние

Температура

°пц

 

а п

Е

«5

материала

испытания, ‘С

 

МПа

 

%

 

 

 

 

 

20

220-240 370-400 800-850

2 0 1 0 0 0

50-55

 

700

140-150 220-240 500-600

156000

35-45

Закаленный

800

120-140 220-240

350-400

152000

35-40

 

900

70-80

140-160

220-270

147000

60-70

 

1000

30-40

60-70

120-140

-

75-80

ПРЕДЕЛЫ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ И ПОЛЗУЧЕСТИ (ЗА 100 ч) СТАЛИ ВЖ100 В СРАВНЕНИИ С НАИБОЛЕЕ ЖАРОСТОЙКИМ

ЛИСТОВЫМ СЕРИЙНЫМ СПЛАВОМ ЭИ868 (ВЖ98)

 

Температура

Предел длительной

Пределы ползучести, МПа

прочности, МПа

с деформацией 5 %

испытания, °С

ВЖ100

ЭИ8 6 8

ВЖ100

ЭИ8 6 8

 

800

130

100

40

-

900

50-60

50

24

34

1000

-

-

-

17

ПРЕДЕЛЫ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ СПЛАВА ВЖ100 И СПЛАВА ЭИ868 ПРИ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ 1 %

 

 

 

os МПа за время, мин

 

Температура

 

5

15

60

 

15

испытания, *С

1

1

 

 

ВЖ100

 

 

ЭИ8 6 8

700

290

280

270

260

-

-

700

550

500

490

-

750

460

390

380

-

800

275

260

235

215

900

190

130

125

117

ПО

85

1000

110

82

70

-

88

50