CC BY
41
- Toxicity;
- Low maintainability.
A feature and an advantage of the composite materials is that combining different materials possible to achieve the properties which are needed for these conditions.
After examining the properties of various types of composite materials, the author concluded: - many composite materials have the necessary qualities for modern improvements of GTE. One of the directions of further improving the reliability and performance of the GTE is undoubtedly associated with the use of new composite materials.
For the HPT blades, taking into account the working conditions, the most suitable metal-ceramic composites. Physical properties include metal ductility, high strength and high thermal conductivity. Ceramics has such basic physical properties such as high melting point, chemical stability and, in particular, resistance to oxidation. These blades are lighter than steel and can speed up the layout.
For the manufacture of blades CPV most suitable polymeric composite materials (PCM) [3]. PKM has a unique combination of properties is not characteristic of other materials: high static and impact strength, elasticity, resistance to corrosion is possible to control the properties of PCM by slight changes in the composition and the preparation conditions. Significant advantage of the polymeric materials are the relative ease of processing and relatively low density.
In solving the problem of creating a new generation of GTE the new heat-resistant composite materials play the leading role.
References
1. Васильев В.В., Добряков А.А., Молодцов В.А. Основы проектирования и изготовления конструкций летательных аппаратов из композиционных материалов: учеб. для вузов. - М.: МАИ, 1985. - 218 с.
2. Каблов Е.Н. Новые материалы и технологии - определяющий фактор развития авиационной техники // Технологические системы. - 1999. - №1. - С. 27 - 29.
3. Раскутин А.Е., Гуняев Г.М., Румянцева А.Ф. Термостойкие углепластики для применения в газотурбинных двигателях // Композиционные материалы в промышленности: тезисы докл. Междунар. Конф. (Ялта, 2 - 6 июня 2003 г.). - Ялта, 2003. - С. 94.
Вдовин К.Н.1, Горленко Д.А.2, Завалищин А.Н.3, Савинов А.С.4, Синицкий Е.В.5
'Доктор технических наук, профессор, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова; 2аспирант, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова; 3доктор технических наук, профессор, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова; 4кандидат технических наук, доцент, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова; 5кандидат технических наук, доцент, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова.
Работа выполнена в рамках ГЗ 01201460208
ВЛИЯНИЕ ОТПУСКА НА СВОЙСТВА КАРБИДНОЙ ФАЗЫ В БЕЛОМ КОМПЛЕКСНО ЛЕГИРОВАННОМ
ЧУГУНЕ.
Аннотация
В статье рассмотрены результаты лабораторных исследований комплексно легированных чугунов, на основании которых можно предложить режимы термической обработки этих чугунов с сохранением у карбидной фазы микротвердости, полученной при кристаллизации.
Ключевые слова: чугун, карбиды, эвтектика, микротвердость, отпуск
Vdovin K.N.1, Gorlenko D.A.2, Zavalishin A.N.3, Savinov A.S.4, Sinitskiy E.V.5
'Doctor of Technical Sciences, Professor Nosov Magnitogorsk State Technical University; 2postgraduate student, Nosov Magnitogorsk State Technical University; 3Doctor of Technical Sciences, Professor Nosov Magnitogorsk State Technical University; 4Ph.D., Associate
Professor; 5Ph.D., Associate Professor The work was performed as part of the state task 01201460208
THE INFLUENCE OF THE LEAVE ON THE PROPERTIES OF THE CARBIDE PHASE IN THE WHITE COMPLEX
ALLOYED CAST-IRON.
Abstract
The results of the laboratory tests of the complex alloyed cast-iron were considered in the article, on witch we can propose modes of the heat treatment of the rolled cast-iron with the conservation of the micro-hardness in the carbide phase, obtained by crystallization.
Keywords: cast-iron, carbides, eutectic, microhardness, leave.
Комплексно легированные Ti-V-Cr-Ni-Nb чугуны используются для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа при повышенных температурах [1-3]. После кристаллизации и охлаждения в отливках возникают значительные термические напряжения, связанные с массивностью изделий и низкой теплопроводностью легированного чугуна, которые дополняются фазовым наклепом при у^а превращении. Напряжения снимаются длительным отпуском при температурах 400.. .450 оС. Для предотвращения образования трещин в процессе термообработки отливки необходимо нагревать и охлаждать со скоростью несколько десятков градусов в час.
Нагрев чугуна способствует распаду остаточного аустенита с выделением карбидов и перераспределению углерода и легирующих элементов. Поэтому целью работы явилось исследование изменения микротвердости и содержания элементов в карбидной фазе.
Исследования проводили на образцах чугуна, химический состав которого представлен в табл. 1. Отпуск проводили в интервале температур 300.600 °С в течение 9102...6103 с. Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3 (нагрузка 100 г). Распределение элементов определяли на растровом электронном микроскопе (РЭМ) Tescan VEGA II LMU с приставкой микрорентгеноспектрального анализа INCA Energy 450.
Таблица 1. Химический состав белого чугуна, %
C Si Mn S P Cr Ni V Ti Nb
3.05-3.20 0.7-1.0 0.75-0.95 0.015 0.045 1.5-1.85 4.0-4.6 0.15-0.2 0.01-0.02 0.45-0.70
Структура исследованного белого чугуна в литом состоянии состоит из эвтектики (30 %) и дендритов аустенита, содержащего внутри до 50 % мартенсита, и вторичных карбидов (рис. 1).
В связи с трудностью идентификации карбидной фазы, на приборе ПМТ-3 определяли изменение средней микротвердости (рис. 2).
14
Рис. 1. Структура белого чугуна в литом состоянии,
х100
Рис. 2. Изменение средней микротвердости (HV) карбидов в зависимости от температуры (OC) и времени выдержки (с)
При температуре 300 °С средняя микротвердость не изменяется даже после 20 часовой выдержки. Повышение температуры отпуска приводит к снижению микротвердости, причем интенсивность снижения увеличивается с ростом температуры. Чем выше температура, тем через меньший промежуток времени начинается падение средней микротвердости. Так, при 400 °C средняя микротвердость начинает снижаться через 3600 с выдержки. При температуре 500 оС - через 1800 с выдержки. При температуре 600 оС снижение средней микротвердости наблюдали уже через 900 с. Падение средней микротвердости составляет во всех случаях приблизительно одинаковое значение 300 ед. HV, и при дальнейшей выдержке значение средней микротвердости остается без изменения. Такой характер изменения средней микротвердости требует дополнительного исследования структурных составляющих. Исследование структуры с помощью РЭМ позволяет более четко разделить эвтектические и вторичные карбиды в отличие от оптической микроскопии. На фоне эвтектических четко выделяются вторичные карбиды. Они располагаются внутри дендритов и по границам между дендритами и эвтектическими карбидами, поэтому не наблюдаются в оптический микроскоп (рис. 3). Вторичные карбиды мельче эвтектических, имеют правильные геометрические формы, и отличаются от эвтектических химическим составом.
Рис. 3. Структура белого чугуна (изображение во вторичных электронах), х 500: 1 - вторичные карбиды, 2 - эвтектические карбиды
Нагрев до различных температур приводит к изменению состава карбидной фазы (табл. 2). Изменения в химическом составе эвтектических карбидов незначительны: количество V несколько увеличивается до 0,6 %; количество Cr вырастает на 1 % и составляет 4,35 %; содержание Ni уменьшается на 0,1 %; количество остальных элементов остается без изменений.
Таблица 2. Химический состав карбидов белого чугуна, %
C Ti V Cr Mn Fe Ni Nb
10,37 0,43 3,3 1,3 83 1,6
Эвтектические 10,07 0,6 4,35 1,28 82,2 1,5
21,65 08 24 0,65 71 0 67,4
Вторичные 24,33 0,7 1,35 0,52 14,7 0,8 57,6
Примечания: числитель - литое состояние; знаменатель - после термообработки.
Во вторичных карбидах наблюдаются более существенные изменения в химическом составе: количество V снижается на 1 %, очевидно переходит в эвтектические карбиды, Cr - на 0,13%. Содержание Fe увеличивается в 2 раза с 7,1 % до 14,7 % . Во вторичных карбидах появляется Ni до 0,8 %, который был растворен в железной основе. Содержание углерода при этом снижается на 2,5 %. Следовательно, при нагреве литого чугуна происходит перераспределение элементов между карбидом цементитного типа и карбидной фазой типа МеС.
Выводы
В результате термической обработки белого, комплексно легированного чугуна происходит перераспределение легирующих элементов и железа между вторичными, эвтектическими карбидами и основой, что приводит к снижению средней микротвердости карбидов в зависимости от температурно-временных условий нагрева. Изменение микротвердости карбидной фазы начинается при
15
температуре выше 300 оС. С увеличением температуры нагрева микротвердость начинает снижаться за меньший промежуток времени, при 400 оС - 6000 с, при 600 оС - за 900 с.
Литература
1. Колокольцев В.М., Вдовин К.Н., Синицкий Е.В., Мулявко Н.М. Абразивная износостойкость литых металлов и сплавов: монография. Магнитогорск: МГТУ. 2004. - 228 с
2. Колокольцев В.М., Синицкий Е.В., Волков С.Ю. Влияние легирования, механических свойств и характеристик микроструктуры на абразивную износостойкость чугунов // Современные металлические материалы и технологии. Труды международной научно-технической конференции Санкт-Петербург (СММТ 2011): Изд-во Санкт-Петербург. политехнического унта. 2011. - С. 348 - 349.
3. Синицкий Е.В., Волков С.Ю. Влияние легирования на механические, специальные и эксплуатационные свойства отливок из чугуна // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 69 - научно-технической конференции. -Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова. 2011. - Т.1. - С. 121 - 124
References
1. Kolokol'cev V.M., Vdovin K.N., Sinickij E.V., Muljavko N.M. Abrazivnaja iznosostojkost' lityh metallov i splavov: monografija. Magnitogorsk: MGTU. 2004. - 228 s
2. Kolokol'cev V.M., Sinickij E.V., Volkov S.Ju. Vlijanie legirovanija, mehanicheskih svojstv i harakteristik mikrostruktury na abrazivnuju iznosostojkost' chugunov // Sovremennye metallicheskie materialy i tehnologii. Trudy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii Sankt-Peterburg (SMMT 2011): Izd-vo Sankt-Peterburg. politehnicheskogo un-ta. 2011. - S. 348 - 349.
3. Sinickij E.V., Volkov S.Ju. Vlijanie legirovanija na mehanicheskie, special'nye i jekspluatacionnye svojstva otlivok iz chuguna // Aktual'nye problemy sovremennoj nauki, tehniki i obrazovanija: materialy 69 - nauchno-tehnicheskoj konferencii. - Magnitogorsk: Izd-vo Magnitogorsk. gos. tehn. un-ta im. G.I.Nosova. 2011. - T.1. - S. 121 - 124
Дед А.В.1, Паршукова А.В.2
'Старший преподаватель, 2магистрант, Омский государственный технический университет СПОСОБЫ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ ПРИ
НЕСИММЕТРИИ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ
Аннотация
В статье рассмотрены способы оценки дополнительных потерь мощности в силовых трансформаторах от несимметрии уровня токов и напряжений.
Ключевые слова: Качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, потери мощности
Ded A.V.1, Parshukova A.V.2
'Senior lecturer, 2undergraduate, Omsk State Technical University
METHODS OF CALCULATING THE ACTIVE POWER LOSSES IN POWER TRANSFORMERS AT ASYMMETRY OF
CURRENTS AND VOLTAGES
Abstract
The article discusses ways to evaluate additional power losses in power transformers unbalance level currents and voltages.
Keywords: The quality of electric power, unbalanced load, the power loss
Несимметрия токов, вызванная наличием в системах электроснабжения потребителей искажающих качество электрической энергии, является одним из факторов увеличивающих потери в сетях и элементах распределения электрической энергии. Способы определения дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии, вызванных отклонением показателей качества электрической энергии от действующих норм [1 - 4], представляют особый интерес, так эти дополнительные потери могут учитываться для оценки величины потребления энергии при симметричном и несимметричном режимах работы.
Необходимо отметить, что снижение эффективности работы электрооборудования имеет место даже при изменении показателей качества электрической энергии в допустимых нормативных диапазонах. Поэтому для определения экономически обоснованных границ их изменения и целесообразности применения корректирующих устройств необходима количественная оценка ущерба, вызванного отклонением показателей качества электрической энергии.
Рассмотрим, в качестве примера, случай работы трехфазного силового трансформатора с подключенной несимметричной нагрузкой. Трансформаторы - статические устройства, в которых на характер протекающих процессов не влияет порядок чередования фаз. Несимметрия входных напряжений трансформатора или нагрузочных токов, приводит к появлению у него несимметрии выходных напряжений [3], обусловленных составляющими соответственно обратной и нулевой последовательности.
В силовых трансформаторах дополнительные потери активной мощности от несимметрии режима, вызванные протеканием в них токов обратной последовательности, могут быть определенны выражением [4]:
ДИОПТР =К22и(^Х.Х.+^) (1)
где Д РХХ. - потери холостого хода;
ДРКЗ - потери короткого замыкания; иКЗ - напряжение короткого замыкания.
Выражение (1) более удобно применять, если известны номинальные потери холостого хода и короткого замыкания исследуемого трансформатора.
В случае отсутствия точных паспортных данных трансформатора, либо при расчете значений потерь для группы однородных трансформаторов, дополнительные потери активной мощности допускается вычислять по формуле [3]: д^доп.тр = к'трКЗи^н , (2)
где 5Н - номинальная полная мощность силового трансформатора; fc'TP - коэффициент, зависящий от мощности и назначения трансформатора.
Расчетное значение fc'TP, определенное для усредненных параметров стандартного оборудования, в частности для трансформаторов 6-10 кВ рекомендуется принимать fc'TP = 2,67, а для трансформаторов 35-220 кВ fc'TP = 0,5 [3].
На рисунках 1 и 2 представлены зависимости дополнительных потерь мощности ДРдОП.тр от уровня коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К2и силовых трансформаторов с высшим напряжением 6(10) кВ типа ТМ и номинальной мощностью 5Н = 400 кВА и 5Н = 630 кВА, построенные с помощью выражений 1 и 2. Значения коэффициента несимметрии К2и принимались равными в диапазоне от 0 до 4%. Согласно действующего ГОСТ в области качества электрической энергии, значение коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности Ки2, не должно превышать 2% в течение 95 % времени интервала в одну неделю, и не должно превышать 4 % в течение 100 % времени интервала в одну неделю [5].
Из графиков на рисунках 1 и 2 видно, что при величине коэффициента несимметрии К2и в 4% (предельно допустимый уровень) дополнительные потери, относительно нормально допустимого уровня несимметрии равного 2%, увеличиваются в 4 раза. Кроме того, в зависимости от выбранного метода расчета дополнительных потерь в трансформаторе, обусловленных несимметричным режимом работы, разница между полученными расчетными величинами ДРдОП.тр может составлять до 50%.
16
