Пути повышения жаропрочности

Известны следующие способы повышения прочности сталей.

1. Холодная пластическая деформация (наклеп). Упрочняет металл. Рабочая температура должна быть ниже температуры рекристаллизации, так как рекристаллизация снимает наклеп.

2. Легирование с образованием твердого раствора. Тоже упрочняет металл, и рабочая температура тоже должна быть ниже температуры рекристаллизации. Как правило, легируют такими элементами, которые повышают температуру плавления металла, а, следовательно, и температуру рекристаллизации.

3. Дисперсионное твердение. Сталь легирует так, чтобы образовывались избыточные фазы (карбиды, нитриды, интерметаллиды ит.п.), затем дают термообработку - закалку с последующим высоким отпуском. После литья эти избыточные фазы выпадают в грубодисперсной форме, то есть крупные по размеру, и эффект упрочнения от них небольшой. При закалке все избыточные фазы растворяются в аустените, и при последующем высоком отпуске вновь выпадают, но уже в мелкодисперсном виде, и эффект упрочнения будет наибольший.

4. Упрочнение по типу «пчелиных сот». Сталь легирует так, чтобы избыточные фазы по границам зёрен образовывали сплошной тугоплавкий каркас, который и будет обеспечивать высокую жаропрочность.

5. Упрочнение, связанное с укрупнением зерна. Чем крупнее зерно, тем выше жаропрочность. Это связано с тем, что по границам зёрен сконцентрированы все основные дефекты кристаллического строения (вакансии, дислоцированные атомы, дислокации), которые при низких температурах упрочняют металл, а при высоких - облегчают диффузию атомов и тем самым снижают жаропрочность.

6. Кроме того, упрочнение может быть основано на том, что аустенитные стали более жаропрочны, чем ферритные.