4. Влияние структуры и состава на жаропрочность
Как было отмечено, жаропрочность тем выше, чем выше силы межатомных связей и прочность (кратковременная) при данной температуре.
В соответствии с этим очевидно, что чем выше температура плавления сплава (которая в первую очередь определяет силы межатомных связей), тем больше должна быть жаропрочность сплава.
Из данных диаграммы, приведенной на рис. 330 можно заключить также, что чем выше температура плавления, тем выше жаропрочность металла.
Температура плавления определяет, как указывалось ранее, температуру рекристаллизации, а процессы рекристаллизации и происходящие при этом разупрочнения определяют скорость ползучести и жаропрочность.
Температуры плавления и рекристаллизации функционально связаны уравнением:
где а — коэффициент, зависящий от состава и структуры сплава. Для очень чистых металлов а 
для металлов обычной чистоты а 
а для концентрированных твердых растворов 
Отсюда следует, что в качестве жаропрочных сплавов следует применять твердые растворы, в первую очередь с элементами, которые повышают температуру рекристаллизации.
Подобное легирование сплава в пределах образования твердого раствора повышает общий уровень прочности при всех температурах и это, как правило, повышает жаропрочность (в пределах полосы указанной на рис. 330).
Однако этим роль легирования не исчерпывается. Существенное значение имеет не только получение высококонцентрированного твердого раствора элементов, повышающих Трекр, но и получение пересыщенного раствора, способного к дополнительному упрочнению за счет дисперсионного твердения.
Однако рост, т. е. коагуляция выделившихся частиц при работе длительное время при высокой температуре снимает эффект старения.
Рис. 332.
Отсюда можно сделать выводы:
1) если сплав предназначен для сравнительно краткосрочной службы, желательно иметь в нем высокодисперсное распределение второй фазы, получаемое обычной термической обработкой: закалка и старение при температуре, близкой к рабочей температуре. В данном случае важное значение приобретает скорость коагуляции второй фазы, приводящей к разупрочнению: чем быстрее протекает этот процесс, тем короче срок службы сплава и тем ниже его рабочая температура. Более сложный состав сплава и, особенно выделяющейся фазы, обеспечивает высокое значение жаропрочности, 2) если сплав предназначен для длительной службы, то большую роль получает так называемая структурная стабильность. Для длительной службы следует выбрать сплав, не склонный к дисперсионному твердению.
Мы рассмотрели легирование элементами, обладающими значительной растворимостью в основном металле. В случае внесения в сплав элементов, малорастворимых в основном металле, упрочнения, обусловленного легированием твердого раствора и процессами дисперсионного твердения, не наблюдается.
При легировании значение приобретает температура плавления эвтектик. Так, на рис. 332 оба компонента (В и С) мало растворяются в металле А, но сплав с компонентом. В образует эвтектику с температурой плавления, значительно превышающей рабочую температуру, тогда как сплав с компонентом С образует эвтектику, плавящуюся вблизи рабочей температуры. Следовательно, наличие
компонента С отрицательно влияет на жаропрочность сплава и этот компонент следует рассматривать как вредную примесь.
Поэтому очистка сплава (соответствующими металлургическими приемами, а также использованием чистой шихты) от вредных примесей, образующих легкоплавкие фазы и эвтектики, — важное средство повышения жаропрочности сплава. Такими вредными примесями являются примеси легкоплавких металлов, например олово, свинец, сурьма, а также сера и примеси других элементов, образующих легкоплавкие эвтектики или соединения, которые располагаются по границам зерен и резко снижают жаропрочность. Некоторые элементы устраняют влияние вредных примесей, вступая с ними в химическое соединение и образуя более тугоплавкие соединения. Таково, например, действие церия в никелевых сплавах.
Если основа жаропрочного сплава имеет несколько аллотропических модификаций, то существенное значение приобретает получение основы модификации с более высокой температурой рекристаллизации. Известно, что сплав с гранецентрированной кубической решеткой (г. ц. к.), обладает более высокой температурой рекристаллизации, чем сплав, близкий по составу с объемноцентрированной кубической решеткой (о. ц. к.), т. е. устенитная структура обладает большей жаропрочностью, чем ферритная. По-видимому, это связано с большой плотностью гранецентрированной решетки. В соответствии с этим сплавы на основе 
(решетка г. ц. к.) являются более жаропрочными, чем сплавы на основе 
(решетка о. ц. к.).
Наконец, жаропрочность зависит от размера зерна. Более крупное зерно повышает жаропрочность (А. М. Борздыка), хотя при этом часто пластичность снижается.
