33.Мартенснтные стали в реакторостроении

Сплав на основе железа, сод не менее 12% Сr. Жаропрочностные св-ва уступают перлитным сталям. Уже при т-ре 450-480° происходит значит снижение предела ползучести, особ у сталей с повышенным содержанием С (3X13. 4X13). Повыш жаропрочности 12% хромистых сталей достиг легированием молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, (12%Сr; до 2%Мо; до 4% W; 0.2-0.4% V; 0.1-0,5 Nb; до 2% Ni.) Ванадий (0,2-0,4%) входящий в мартенситные стали с 32% Сr, не образует самостоятельных карбидов. Часть ванадия (≤0,1%) связыв. в карбонитридах типа Ме₂(СМ)_э в карбидах типа Ме₂₃С₆ и в первичных карбонитридах V(С,N). Остальная часть ванадия находится в хромистом твердом растворе, и это определенным образом способствует повышению, кратковременной и длительной прочности мартенситных сталей с 12% Сr.

Ниобий, присутствующий в этих сталях в виде первичных карбонитридов Nb(С,N), способствует измельчению зерен. При содер. хрома более 13-15% сталь приобрет. ферритную стр-ру и теряет способн. термич. обрабатываться. Восстан. этой способн. достиг, путем введен, в сталь никеля в ко-ве 2-4% является γ-стабилизатором. Расширяя γ-область, никель переводит сталь с 16-18% Сr в мартенситный класс с наличием превращения α>γ, допускающего термич. обработку.

Стали, содержащие 16-18% Сr и 2% Ni, обладая примерно теми же мех. св-ми, что и 12%-ные хромистые стали, имеют более вые. корроз. стойкость.

Стали, содержащие 14-16% Сr и 0,6-1,0% С, также относятся к мартенситному классу и исп. в том случае, когда требуется сочетание выс. твердости и коррозионной стойкости

ОЦК решетка. Подъем порога хладоломкости под облучением. Сложнолегир. 12% хромистые стали имеют преимущества перед аустенитными нержавеющими сталями в отношении поведения под облучением (меньше вакансионное распухание, устойчивость ВТРО, низкая

скорость ползучести)

Изготавливают вспомогательные изделия небольших р-ов. Изготовление деталей повыш. Прочности 20X13, 30X13, 14Х17Н2. Для деталей повышенной твердости и износостойкости— 30X13, 40X13. 20X17Н2, 95X18. Стали типа XI3 с различным содержанием углерода и других легирующих элементов используют для изготовления трубопроводов, крепежных пружинных элементов. Имеющие высокие механические свойства до 500°С стали 20X13 и 30X13 нашли применение для изготовления лопаток паровых турбин, работающих длительное время при температуре пара 450-475°С.

34.Сплавы на основе циркония.

Широкое применение из-за низкого сечения поглощения. Тпл=1850. Полиморфный: t<862° -ГПУ (α-фаза), t>862 - ОЦК (β-фаза). αβ имеет мартенситный характер. Низкие прочностные св-ва: Т=20°- σ_в=200-260МПа, σ_0,2=80-130МПа, δ=36-48%. При т-ре 350° кратковременная прочность Zr сниж в 2 раза. Лигируют: Zr-Nb(в рос) и Zr-Sn (зап).

Коррозия в паровой смеси ZrO₂-тонкая пленка. После достижения толщины пленки около 1 мкм закон квадратичной параболы прироста толщины сменяется на закон кубической параболы, т.е.n=0.33.

Когда толщина пленки достигает примерно 3 мкм, окисление существенно ускоряется и уже подчиняется линейному закону, т.е. n=1. Явление перехода к лине, закону получило название перелома, а толщина пленки, при которой наступает перелом, - критической толщины. При достижении критической толщины в пленке образуются микропоры, продольные и поперечные микротрещины, через которые относительно свободно проникает вода

Удал. металла с пов-ти—фреттинг-коррозия

К вредным примесям относятся азот. Азот, так же как и кислород, образует с Ъх твердые р-ры больших концентраций. Присутствие азота сущ. уменшает корроз. стойкость Zr и его сплавов, углерод, образ, с Zr карбид ZrC. Поэтому он действует аналогично азоту. При рабочих температурах (300-350 С) растворимость водорода в Zr около 0,02%, в сплавах Zr-Nb несколько выше, так что только часть водорода находится в виде гидридов, остальная часть -в 1всрдом растворе. При охлаждении реактора практически весь водород, накопленный в оболочке, выпадает в виде гидридов. Гидриды могут привести к охрупчиванию циркониевых сплавов, при этом степень охрупчивания сильно зависит не только от содержания водорода (количества гидридов), но и от температуры и ориентации гидридов в оболочке Наличие гидридной фазы резко снижает пластичность циркониевых сплавов при низкой (комнатной) температуре. Повышение температуры приводит к снижению вредного эффекта гидридов. При температуре ~ 200⁰С пластичность сплава восстанавливается, что связано с тем, что гидрид становится при этой температуре пластичным.

Радиационный рост под облучением. Вдоль оси с кристалл уменьшается, а вдоль оси а увелич. замедленное гидридное растрескивание.

При низкой те-рс облучения (около 100°С) состояние насыщения достиг уже при флюенсе быстрых н-ов около 10²⁴ м^-2. При типичной рабочей т-ре 300-350°С такое состояние достигается при флюенсе около 5*10²⁴ м^-2

Облучение при низкой температуре вызывает существенное повышение предела текучести и предела прочности и резкое уменьшение пластичности.

26