Жароміцні сталі в турбопроізводстве. Основні характеристики матеріалу

Жароміцні сталі і сплави в якості особливого типу конструкційних матеріалів почали досить інтенсивно застосовуватися у зв'язку з розвитком турбобудівних галузі. Турбіни у вигляді перетворювача або джерела енергії використовуються в теплоенергетичному обладнанні, авіаційних і суднових двигунах. Порівняно недавно набули поширення газові турбінні конструкції для наземних рухомих складів (вантажних автомобілів, локомотивів).

Зі збільшенням температури газу на вході знижується питома паливний витрата на одиницю потужності. У зв'язку з цим в досить короткі терміни з'явилися жароміцні сталі. Сьогодні ці матеріали в конструкціях турбін складають до 50% від усієї маси.

Жароміцний сталь є матеріалом, що працюють не тільки при підвищених температурах. Він застосуємо в умові сложнонапряженного стану протягом заданого часового періоду. Основною характеристикою, що визначає працездатність зазначеного матеріалу, є жароміцність.

Під цим якістю розуміють викликає не призводить до руйнування заданої деформації напругу, яка здатна витримати металевий матеріал у певній конструкції при заданій температурі за конкретний часовий відрізок. Коли обумовлюються час і напруга, то характеристику називають межею міцності (Тривалої). Якщо визначається деформація, час і напруга, то якість називають межею повзучості.

Жароміцні сталі володіють, крім міцності, пластичністю, яка повинна зберігатися до кінця експлуатації. За показниками запасу пластичності оцінюється надійність роботи металу.

Важливою характеристикою матеріалу є чутливість до надрізу. Дана якість визначається у формі відносини часу, що пройшов до руйнування гладкого і надрезанного зразка, випробуваних при однаковій температурі напруги. Жароміцні сталі вважаються нечутливими до надрізу при співвідношенні, рівному або більшому одиниці.

У зв'язку з тим, що підвищення до робочої температури відбувається з плином часу, при цьому початок роботи відповідає, як правило, зовнішній температурі, велика увага приділяється значенням еластичності і міцності. Важливо, щоб значення, якими володіє матеріал при кімнатній температурі, були досить високими.

У зв'язку з тим, що жароміцні стали працюють в умовах сложнонапряженного стану, який характеризується постійною зміною знака і величини навантажень, важливий і високий показник опору втоми.

Сьогодні застосування складних технічних рішень при створенні конструкцій викликає необхідність мати металеві матеріали, що володіють високими технологічними характеристиками. Так, при виробництві лопаток в газотурбінних двигунах використовуються кування, точне штампування, шліфування, обробка механічним методом готових виробів і прутків, прецизионное лиття, полірування. Виробництво камер згоряння з жароміцних металевих листів здійснюється із застосуванням пресування, холодного штампування, точкового зварювання і інших технологій. Найбільш поширеними технологіями є зварювання електродом, тертям, дифузійна зварювання, пайки виробів. Всі ці маніпуляції вимагають високих якісних характеристик застосовуваного матеріалу.

Жароміцні сплави і стали за природою своєю здатні зберігати підвищені показники міцності, як до робітників, так і до технологічних температур. Це, в свою чергу, накладає специфічний відбиток на всю застосовувану технологію металевого переділу, з самої деформації злитка і до завершальних операцій з доведення виробів до необхідної чистоти поверхні і необхідних розмірів.