Жаростойкие сплавы в транспортостроении

Транспортное машиностроение

Структура транспортного машиностроения состоит из:

• локомотивостроения,
• производства подъемно-транспортной техники,
• авиастроения,
• вагоностроения,
• судостроения,
• автомобилестроение.

К данной отрасли относятся предприятия различных форм собственности, выпускающие продукцию, которая имеет отношение к транспортным средствам. Транспортное машиностроение наиболее развито в Германии, Японии, Российской Федерации, Великобритании и Соединенных Штатах Америки. Лидирующее место в транспортном машиностроение занимает автомобилестроение. Продукция данной отрасли производится на специализированных предприятиях и пользуется высоким спросом у населения. Данной отраслью объединены производство двигателей внутреннего сгорания, моторостроение, производство шин, станков и прочего оборудования.

В современном авиастроении используются новые технологии, благодаря которым производятся современные лайнеры, авиационные двигатели, агрегаты для самолетов и вертолетов, а также грузовые, среднемагистральные, пассажирские и ближнемагистральные самолеты. Авиационная промышленность состоит из конструкторских комплексов и бюро, которые осуществляют процессы авиастроения, двигателестроения и производство всех необходимых комплектующих.

Жаростойкие сплавы в транспортостроении

Начальная стадия окисления является чисто химическим процессом, а течение окисления - сложный процесс, который заключается в химическом соединении кислорода и металла, а также диффузии атомов кислорода и металла через многофазный окисленный слой. В случае плотной пленки скорость, с которой нарастает окалина, определяется скоростью диффузии атомов сквозь толщину окалины, зависящей от строения и температуры окисной пленки. Количественными характеристиками жаростойкости являются:

1. Уменьшение массы после удаления окалины с поверхности образца.
2. Увеличение массы испытуемого образца благодаря поглощению металлом кислорода.

В транспортном машиностроении в основном используются жаростойкие сплавы на основе никеля и железа. Химический состав высоколегированных сталей и сплавов на никелевой, железной и железоникелевой основах, которые предназначены для эксплуатации в коррозионно-активных средах и при высоких температурах, регламентируется ГОСТ 5632-72. При выборе марки сплава и стали для использования в технологических процессах транспортного машиностроения необходимо учитывать рабочую температуры, механические напряжения, допустимую деформацию, режим работы и срок службы составляющих и состав окружающей среды.

Самыми распространенными сплавами и сталями, которые используются в транспортном машиностроении являются: стали мартенситного типа - 15X5, 40X9C2, 30X13H7C2; стали мартенситно-ферритного класса - 15X6CЮ и 12X13; стали ферритного класса - 12X17, 10X13CЮ, 08X17Т, 15X25Т; стали аустенитного класса - 12X18H9, 12X18H10, 36X18H25C2; сплав на железоникелевой основе; сплавы на основе никеля.

Жаростойкость сталей и сплавов на основе никеля и железа может быть повышена благодаря легированию кремнием, алюминием или хромом, образующие плотные оксиды. Среди перечисленных элементов самым распространенным является хром. Например, стали, в которых содержание хрома составляет 5-6 % обладают жаростойкостью до 650 градусов по Цельсию, а с содержанием хрома 14-15 % 800 градусов по Цельсию. Недостаток хромистых сталей заключается в том, что у них имеется склонность к росту ферритного зерна. Чтобы предотвратить охрупчивание при продолжительных нагревах их дополнительно легируют титаном, который является сильным карбидообразующим элементом. Стали без титана применяются при изготовлении деталей, которые работают при высоких температурах, но при отсутствии больших нагрузок.

В качестве жаростойких хромистых сталей, дополнительно легированных кремнием в транспортном машиностроении используются сильхромы - 40X9C2, 40X10C2М6. Но, содержание алюминия и кремния в сталях, в отличии от хрома, ограничено, потому что данные элементы снижают технологические свойства сплавов. Легирование никелем способствует улучшению прочностных и технологических свойств сталей, но сильно увеличивает их стоимость. Поэтому они используются только в том случае, когда от сталей требуются повышенные пластичность и жаростойкость. В настоящее время в транспортном машиностроении широко используются новые арок стойкие хромомарганцевые стали, легированные алюминием, они способны выдерживать температуру 950 градусов по Цельсию.