7.4 Молібден та його сплави

Молібден має ОЦК гратку, температура плавлення складає 2610°С, густина (р) - 10,2 г/см3. Молібден технічної чистоти має висо­кі показники модуля пружності, міцність ав=800-900 МПа, 8=10-15 %. До переваг цього металу належать низький коефіцієнт термічного розширення, висока термостійкість. За рівнем питомої міцності моліб­ден перевищує вольфрам до температури 1370°С. До недоліків металу належать невисока окалиностійкість, низька пластичність при звичай­них температурах. В залежності від кількості домішок та технології обробки, температура порогу холодноламкості молібдену знаходиться в межах від -196°С до 480°С. Для молібдену зміцнення нагартовкою є ефективним лише до температури 700-800°С, підвищення температури викликає проходження звороту.

Небажаними домішками є вуглець, кисень, азот. Ці елементи ма­ють надзвичайно низьку розчинність в гратці молібдену, при перевищен­ні якої утворюються сполуки з високою крихкістю, наприклад МЦС.

Легування молібдену вольфрамом та танталом підвищує темпе­ратуру експлуатації, інші елементи знижують жароміцність. Темпера­тура рекристалізації підвищується при легуванні ренієм, гафнієм, цир­конієм, танталом, домішки втілення також підвищують цей показник для молібдену.

Ефективність зміцнення залежить від розмірного фактору, при збільшенні цього фактору міцність зростає. До 900°С молібден сильно зміцнюють нікель, кобальт та залізо, менш інтенсивне зміцнення пов' язано із наявністю цирконію, хрому, титану, ніобію. Слабко зміц­нюють молібден ванадій, алюміній та вольфрам. При температурі 1650°С найбільший внесок у зміцнення мають гафній та цирконій. Ле­гування молібдену може викликати погіршення технологічної пластич­ності та окрихчення сплаву, тому сума легуючих елементів не повинна перевищувати 1-1,5% (за масою). Це обмеження не стосується випадку легування ренієм, танталом та вольфрамом, їх введення можливе в бі­льшій кількості.

Легування титаном та цирконієм вважається позитивним у зв'язку з утворенням в сплавах замість крихкого карбіду МЦС, що пе­реважно виділяється на межах зерен, карбідів ТіС, 2гС, (Ті,2г)С більш сприятливої морфології.

Нікель сприяє зменшенню крихкості, перешкоджає формуванню на межах зерен сегрегацій домішок, підвищує розчинність вуглецю в молібдені. Сплави системи МСЙг-М-С мають підвищений рівень пла­стичності після рекристалізації (при дрібному зерні).

Промислові сплави молібдену поділяють на групи:

1. Практично чистий молібден: МЧВП - молібден вакуумного плавлення без легування, вміст вуглецю - 0,02-0,06%, ТСМ3 - мікро-легований нікелем (0,03-0,1)%, вміст вуглецю - 0,06-0,1%.

2. Низьколеговані маловуглецеві сплави: ЦМ5, ЦМ6 - відпові­дають системі МО^г-С, ЦМ2А, ВМ1 - ММг-Ті-С, ТСМ4 - ММг-М-С, вміст вуглецю - від 0,004 до 0,05%. Для цих сплавів слід уникати появи карбіду Мо2С, що досягається контролем хімічного складу. Для системи М02г-С повинно виконуватися співвідношення 2г/С>7,6, але через можливість появи інтерметаліду МЦ2г необхідно, щоб 2г/С<12. Для системи МОТі-С - 2г/С>4, у випадку одночасного легування ти­таном та цирконієм (МОТі-2г-С) має виконуватись співвідношення (Ті+2г)/С>10. ЦМ2А - має високу технологічність, жароміцність -с1005 = 65 МПа, постачається у формі прутка та листа. ЦМ5 - прутко­вий матеріал, має вищу жароміцність а100 = 140 МПа . Сплав ЦМ6 має меншу жароміцність, добре зварюється.

0. Низьколеговані високовуглецеві сплави ВМ0 (0,25-0,5)%С, леговані титаном, цирконієм, ніобієм. Вищий рівень жароміцності цих

сплавів пов'язаний з дисперсійним твердінням: а^5 = 265 МПа . Але поява надлишкових фаз зменшує технологічність.

4. Високолеговані сплави: ЦМВ00 - містить 26-00% вольфра­му, має високу жароміцність, МР47ВП - містить 47% ренію, характе­ризується високою технологічністю, міцністю при помірних темпера­турах а20 = 1780 МПа, але має високу вартість.

Таблиця 7.2 - Хімічний склад та механічні властивості тугопла­вких сплавів

Сплав

Хімічний склад, %

Механічні влас­тивості

 

С

 

МП

Ті

 

Інші елементи

ств, МПа

5,%

Сплави на основі хрому

ВХ2

-

-

-

0,1-0,2

-

0,1-0,35У

350/250

5/30

ВХ2И

-

-

-

0,1-0,2

-

0,1-0,35У 0,3-1,0У

-/250

-

ВХ4

 

1,5

 

0,2

 

0,3У, 32№

1000/240

8/12

Сплави на основі молібдену

ЦМ5

0,04-0,07

-

Осн.

-

0,4-0,6

-

775/500

11,5/6

ЦМ2А

0,004

-

Осн.

0,07-0,3

0,07-0,15

-

800/220

25/18

ТСМ4

0,02-0,04

-

Осн.

-

0,15-0,25

0,05-0,1№

770/-

13/-

ЦМВ30

-

26-33

Осн.

0,01-0,05

-

0,003В

600/300

-

МР47ВП

-

-

Осн.

-

-

47,0Пе

1780/-

-

Примітка: в чисельнику - механічні властивості при температурі 20°С, в зна­меннику - при 1000°С (для сплавів хрому) та 1200°С (для сплавів молібдену)