Металлопрокат на Металл Торг.Ру

English version
Проект РВС - РВС-Металлы
  РЕГИСТРАЦИЯ
  НОВОСТИ
Рынка металлов
Новости компаний
Торговой системы
  АНАЛИТИКА
Черные металлы
Цветные металлы
Драгоценные металлы
Металлолом
Сырье
Статистика
МеталлСТАТ
Индекс цен России
Мировые цены
Цены на биржах
Вопрос месяца
Публикации
  МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ
Металлоторговля
Каталог
Прайс-листы
Доска объявлений  <<
Classified
Подшипники
ГОСТы и стандарты
Список должников
  ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМ
Регистрация               <<
Подписка
Вопросы FAQ
Форумы
Биржа труда
Металлургический чат
Разделы
Информеры
Выставки
Реклама
Контакты
  РЕГИСТРАЦИЯ
  ПОИСК ПО САЙТУ


Черные металлы

Новости Аналитика и цены Металлоторговля Доска объявлений Подписка Реклама


07.03.2014    В поисках специальных сталей и сплавов (Часть II)



Авиастимулы

Важнейшее место среди специальных сталей и сплавов (кроме нержавеющих и некоторых инструментальных) долгие годы отдавалось металлам специального назначения – прежде всего жаростойким и жаропрочным материалам, большая часть которых выпускалась в интересах военно-промышленного комплекса (ВПК), аэрокосмической и атомной промышленности. Причем любые цифры как по объемам, так и по качественным характеристикам подобной металлургической продукции, как правило, были и остаются секретными.

Однако очевидно, что с распадом СССР объем заказов российского ВПК для специальной металлургии снизился практически до нуля и лишь едва «оживился» в настоящее время. Кстати, на Западе (включая США) он также сократился в несколько раз.

Драйвером роста для ряда жаропрочных металлов и сплавов в последние десятилетия стала растущая космическая индустрия (научно-гражданского применения), особенно прогресс в области гражданской авиации. Ее потребности обогнали заказы военных на два порядка, причем основным направлением развития стала экономическая эффективность перевозок. Большая часть экономии достигается применением легких конструкционных материалов для изготовления корпуса самолетов, где алюминий теснят стекло- и углепластики, а также титан, о чем мы уже писали в ряде статей.

Помимо этого неуклонно растет комплекс требований по эффективности к двигателям реактивной авиации, где выгоден рост температур и нагрузок в камерах сгорания топлива, на лопатках турбин и в соплах выхлопа горячих газов.

Отметим, что аналогичные и растущие требования предъявляет ракетная и военная техника. Причем эта тенденция роста требований к конструкционным материалам охватывает и многие виды энергетических установок гражданского применения, вплоть до «горячих» производств в химии и нефтегазовой промышленности.

Спектр применения металлов здесь очень велик, но у него есть два четких полюса – по срокам эксплуатации и по затратам на материал. Ракетная техника допускает наиболее высокие цены и малый срок эксплуатации изделия (от секунд до десятков минут). Сотни часов эксплуатации до ремонта имеют современные двигатели военной авиации. Далее, начиная с гражданских самолетов, требуются недели, месяцы и многие годы эксплуатации (вплоть до десятков лет) конструкционных материалов разных энергонапряженных установок, вплоть до особо высоких сроков эксплуатации и особой надежности АЭС.

Если добавить различия в коррозионной активности окружающей среды, то рождается огромный спектр различных видов сталей и сплавов, композиционных материалов и т.д.

Классические жаропрочные стали (в частности по ГОСТ 5632-72), как структурно-стабильные, так и дисперсионно твердеющие, сохраняют свое применение в российском машиностроении вплоть до рабочих температур порядка 1000°C. Наиболее известны и рекомендованы к применению:

– хромистые стали ферритного класса (например, 15Х25Т, 15Х28, 05Х27Ю5 и т.п. недорогие стали широкого применения);

– хромокремнистые стали мартенситного класса (например, 40Х10С2М для клапанов двигателей внутреннего сгорания и т.п.);

– хромоникелевые стали аустенитно-ферритного (например, 20Х23Н13) и аустенитного класса (10Х23Н18, 20Х25Н20С2 и многие другие) очень широкого применения.

Идет давняя доработка многих классов жаропрочных сталей с целью повышения температур эксплуатации, срока службы, технологичности.

Появились, например, высоколегированные специальные стали и сплавы марок 13Х14Н3В2ФР (ЭИ 736 – для нагруженных лопаток паровых турбин, трубопроводов высокого давления), 37Х12Н8Г8МБФ (для расширенного в обе стороны интервала рабочих температур), ХН60КМВЮБ (ЭП 800 – для лопаток газовых турбин) и т.д. Причем рост температур и всего комплекса требований к изделию в конечном итоге почти неизбежно приводит конструкторов к классу дорогих суперсплавов на основе никеля, кобальта (реже – железа) с минимальным содержанием примесей, отклонений структуры и т.д.

Эти тенденции удобно рассмотреть на примере развития самых энергонапряженных современных конструкций – горячих лопаток зоны высокого давления турбин авиадвигателей.

После разработки серии никелевых сплавов для равноосного литья лопаток (с комплексным легированием Cr, W, Ti, Mo, Сo, Al и т.д.) в последние десятилетия появилась гамма сплавов для направленной кристаллизации металла (с дополнительным легированием и микролегированием Ta, Nb, Zr, В). При этом содержание углерода в спецсплавах было снижено до 0,15% и менее, а содержание вредных примесей упало ниже тысячных долей процента. Достигнуто это благодаря применению особочистого сырья (шихты), вакуумной переплавки металлов и т.д.

В отливке с направленной кристаллизацией достигается плотная и правильная структура зерен с минимальным количеством связующих на границах. Типовая основа такого суперсплава – композиция никеля с интерметаллидами на основе никеля Ni3 (Al, Ta) с наличием ряда тугоплавких связующих (Cr, W, Re, Ru и т.д.), обеспечивающие длительную прочность на уровне до 200–300 МПа при температурах порядка 1000°С. Причем тенденция последних десятилетий – получение монокристаллической отливки лопаток. Мон
...
...
...

Извините! Доступ к полному тексту настоящего материала
имеют только подписчики.

С 01.02.2004 тестовый доступ для зарегистрированных пользователей прекращен.
Оформить подписку

Внимание!!! Копирование, перепечатка или распространение иным образом материалов, размещенных в разделах "Аналитика" сайта MetalTorg.Ru, возможна только с письменного разрешения редакции ©