Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
метод указания к решению задач.doc
Скачиваний:
191
Добавлен:
19.11.2018
Размер:
5.6 Mб
Скачать

Задачи по сталям и сплавам специализированного назначения

1. Для труб и других деталей, работающих в горячей азотной кислоте и в растворах хлористых солей, необходимы металлические сплавы, имеющие значительно большую стойкость, чем нержавеющие стали. Выбрать марку сплава и охарактеризовать его стойкость против коррозии в сравнении со сталью 12Х18Н10Т.

2. Нержавеющая хромоникелевая сталь некоторых составов обладает хорошей стойкостью против действия ряда химических сред, но после сварки становится чувствительной к интеркристаллитной коррозии в зоне, прилегающей к сварному шву. Указать химический состав, режим термической обработки и микроструктуру нержавеющей стали, стойкой против действия органических кислот, и указать, какой компонент должна содержать эта сталь для сохранения стойкости против межкристаллитной коррозии после сварки. Объяснить причины, вызывающие межкристаллитную коррозию. Сравнить состав, структуру, режим термической обработки, свойства и область применения стали выбранного состава с аналогичными характеристиками нержавеющей хромистой стали с таким же содержанием углерода.

3. Завод изготавливает вибрационно-частотные датчики для контроля давления и скорости потока газа и жидкости и т.п. Упругие элементы датчиков изготавливались из низколеги-рованной пружинной стали 50ХФА с обработкой на твердость HRC 42÷45. В дальнейшем завод должен изготовливать датчики для контроля параметров агрессивных окислительных сред; это требует применения коррозионностойкой ферромагнитной стали для датчиков. Указать состав стали с возможно меньшим содержанием дорогих легирующих элементов и рекомендовать режим упрочняющей термической обработки, обеспечивающей получение твердости HRC 40÷45. Сопоставить режим обработки новой стали с режимом обработки пружинной стали 50ХФА.

4. Многие детали установок расщепления нефти, в частности трубы печей, подвержены действию высоких температур. Выбрать состав стали для труб, не испытывающих больших нагрузок, но нагревающихся в работе до 450÷500ºС и 600ºС. Указать режим термической обработки и микроструктуру стали, а также объяснить роль легирующих элементов, позволяющих использовать эти стали для длительной работы при высоких температурах.

5. Лопатки реактивных и турбореактивных двигателей работают в окислительной среде при высоких температурах (до 800÷900ºС). Сплавы, из которых изготавливают эти детали, должны обладать повышенной коррозионной стойкостью (окалиностойкостью), высоким сопротивлением ползучести, длительной прочностью при указанных температурах. Выбрать состав сплава, указать методы термической обработки и привести изменение структуры и свойств после основных операций этой обработки.

6. Сталь, применяемая для пароперегревателей котлов высокого давления, должна сохранять повышенные механические свойства при длительных нагрузках при температурах порядка 500ºС и иметь достаточно высокую пластичность для возможности выполнения холодной пластической деформации (гибки, завальцовки и т. п.) при сборке котла. Указать химический состав, микроструктуру и механические свойства стали при комнатной и при повышенной температурах (400÷500ºС). Объяснить основные отличия выбранной стали от углеродистой котельной стали.

7. В химическом машиностроении наряду с нержавеющей хромоникелевой сталью для изготовления особо ответственных деталей применяют также сплав на никелевой основе, облада-ющий особо высокой пластичностью и устойчивостью против действия кислот и щелочей. Указать химический состав сплава, его структуру и условия применения в конструкциях (в отноше-нии сочленения с другими металлами). Сопоставить структуру, механические свойства и степень стойкости против коррозии в указанных средах выбранного сплава с такими же свойствами нержавеющей хромистой и хромоникелевой сталей.

8. Назначьте марку жаропрочной стали для изготовления трубопроводов установок сверхвысокого давления, работаю-щего при температуре до 500ºС . Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали. Опишите микроструктуру и основные свойства после термической обработки.

9. Назначьте нержавеющую сталь для деталей, рабо-тающих в водных растворах солей органических кислот при комнатной температуре. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости стали и роль каждого легирующего элемента.

10. Назначьте нержавеющую сталь для изготовления деталей, работающих в среде азотной кислоты. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости стали и роль каждого легирующего элемента.

11. Котлы многих тепловых электростанций работают при давлении пара 50 МПа и температуре 600ºС. В этом случае для котлов нужны стали с высоким сопротивлением ползучести. Указать марку, химический состав и структуру стали, пригодной для работы в указанных условиях. Сравнить характеристики выбранной стали со свойствами другой стали, обычно применяемой для котлов, работающих при 300÷400ºС.

12. В шестернях, изготовленных из стали 40Х и обработанных на твердость HRC 40÷42 в эксплуатации при повышенных напряжениях, в том числе динамических нагрузках, возникли трещины при низких температурах в условиях холодной зимы. Объясните причины, вызывающие этот брак, и рекомендуйте марку улучшаемой стали, вязкость которой мало уменьшается при понижении температуры с +20 до – 60ºС.

13. Назначьте марку жаропрочной стали для изготовления трубопроводов установок сверхвысокого давления, длительно работающих при температуре 600ºС. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали. Опишите микроструктуру и основные свойства после термической обработки.

14. Назначьте марку жаропрочной стали для изготовления роторов турбин, работающих при температурах 600-700ºС. Укажите состав, назначьте и обоснуйте режим термической обработки стали. Опишите микроструктуру и основные свойства после термической обработки.

15. Детали холодильных машин во избежание хрупкого разрушения изготавливают из сталей и сплавов с пониженным порогом хладноломкости и соответственно повышенной вязкостью при низких температурах. Рекомендуйте состав стали для деталей холодильных машин, работающих при температурах до -70ºС и до -259ºС (в среде жидкого водорода). Объясните, какие различия в структуре, а следовательно, и в составе должны быть между этими сталями.

16. Назначьте нержавеющую сталь для деталей, работа-ющих в серосодержащей среде. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости стали и роль каждого легирующего элемента.

17. Многие детали установок расщепления нефти, в частности трубы печей, подвержены действию высоких температур. Выберите состав стали для труб, не испытывающих больших нагрузок, но нагревающихся в работе до 500-600 и 700ºС. Укажите режим термической обработки и микроструктуру стали, а также объяснить роль легирующих элементов, позволяющих использовать эти стали для длительной работы при высоких температурах.

18. Выберите марку стали для изготовления емкости для хранения растворов азотной и фосфорной кислот. Приведите химический состав стали, необходимую термическую обработку и получаемую структуру. Объясните физическую природу коррозионной устойчивости стали и роль каждого легирующего элемента.

19. Многие детали паровых турбин, например, лопатки, работают при повышенных температурах (400÷500ºС) и в условиях воздействия пара и влаги. Сталь этого назначения должна обладать устойчивостью против ползучести и коррозии. Выбрать марку стали для лопаток и указать ее химический состав, а также режим термической обработки и микроструктуру в готовом изделии. Привести механические свойства выбранной стали при 20ºС и при 500ºС; сравнить их со свойствами углеродистой качественной стали, имеющей одинаковое содержание углерода. Указать, в каком направлении надо изменить химический состав и микроструктуру стали при необходимости повышения температуры работы деталей до 600÷650ºС.

20. Сталь, применяемая для пароперегревателей котлов высокого давления, должна сохранять повышенные механические свойства при длительных нагрузках при температурах порядка выполнения холодной пластической деформации (гибки, завальцовки и т. п.) при сборке котла. Указать химический состав стали при комнатной и при повышенной температурах (400÷500ºС). Объяснить основные отличия выбранной стали от углеродистой котельной стали.