Факторы, влияющие на эрозию

Категория:
Цветные металлы


Факторы, влияющие на эрозию

На газовую эрозию материалов оказывают влияние очень многие факторы, которые можно подразделить на три основные группы:

1. Факторы, относящиеся к самому материалу, а именно: химический состав и структура, механические свойства при низких и высоких температурах, механическая обработка и состояние поверхности, а также физические свойства (температура плавления, теплопроводность, теплоемкость, коэффициент термического расширения, скрытая теплота плавления, теплота сублимации и др.).

2. Факторы потока — температура, давление и скорость, а также теплопроводность, теплоемкость и вязкость струи. Размеры и форма частиц, содержащихся в потоке, их однородность и механические свойства. Характер среды (нейтральная, окислительная, восстановительная).

3. Факторы, зависящие как от материала, так и от среды: теплопередача, химические процессы, происходящие на поверхности раздела газ—металл, степень черноты тела и др.

Рассмотрим влияние на эрозию некоторых из перечисленных факторов.

Термическая обработка в виде отжига или закалки, приводяг щая к желательному изменению структуры, как правило, увеличивает эрозионную стойкость материала. При этом следует стремиться измельчить зерно гетерогенных сплавов и укрупнить зерно гомогенных сплавов (например, аустенитных или ферритных).

Изменение структуры материала в результате термического и химико-термического воздействия потока в процессе эксплуатации изделия также оказывает влияние на эрозионную стойкость. Так, например, в результате случайной химико-термической обработки за счет насыщения поверхностного слоя материала компонентами потока и снижения пластичности этого слоя уменьшается стойкость материала против термической усталости. При некоторых условиях эксплуатации в таком хрупком слое образуются трещины, которые способствуют эрозионному разрушению материала.

Влияние механических свойств. Механические свойства материала при комнатных температурах не оказывают существенного влияния на сопротивление эрозии при других условиях. Гораздо важнее уровень этих свойств и характер их изменения при повышении температуры. Установлено, например, что хорошо сопротивляющиеся эрозии чистые молибден и хром имеют при 1050 °С твердость 50 кГ/мм2, в то время как обладающая малой эрозионной стойкостью конструкционная сталь имеет при той же температуре твердость всего лишь 5 кГ/мм2.

Имея в виду динамический характер действия струи на металл, необходимо учитывать, что материалы с малой пластичностью и вязкостью хуже сопротивляются газовой эрозии, чем материалы с высокими свойствами пластичности. В хрупком материале в результате тепломеханического динамического действия струи образуются трещины, способствующие развитию эрозии.

Влияние тепловых характеристик. На протекание и скорость эрозии значительное влияние оказывают тепловые характеристики материалов: температура плавления, теплопроводность, теплоемкость, коэффициент термического расширения, теплота плавления и теплота испарения.

Температура плавления металла или температура начала плавления сплава связана с эрозионной стойкостью: чем выше температура плавления, тем лучше сопротивляется материал эрозии.

Вместе с тем такие металлы, как алюминий и титан, вследст вие своей высокой химической активности не подчиняются этому правилу. Титан, имеющий температуру плавления 1660 °С, в ре зультате сильного окисления при высокой температуре хуже со противляется газовой эрозии в горячих окислительных средах, чем железо, имеющее меньшую по сравнению с титаном температуру плавления.

Теплопроводность способствует снижению эрозионного раз рушения, так как уменьшает тепловую напряженность в тонком поверхностном слое.

Теплоемкость почти не влияет на эрозию при замедленном режиме испытания. Вместе с тем при более интенсивном тепловом режиме с увеличением теплоемкости потеря металла при газовой эрозии несколько уменьшается.

Величина коэффициента термического расширения при прочих равных условиях также оказывает некоторое влияние на эрозию сплавов: менее эрозионностойкими оказываются те материалы, которые имеют более высокое значение коэффициента термического расширения, а следовательно, и худшее сопротивление трещинообразованию.

Металлы и сплавы с высокой теплотой плавления имеют лучшую эрозионную стойкость, так как в них большая часть подводимой тепловой энергии расходуется на повышение внутреннего теплосодержания, вследствие чего требуется большее количество тепла на перевод металла из твердого состояния в жидкое.

Скрытая теплота испарения оказывает аналогичное действие: металлы, плохо испаряющиеся при высоких температурах, обладают более высокой эрозионной стойкостью.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум