Сплав на основе никеля

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

Г"

Комитет Российской Федерации по патентам и тоттарным знакам

l (21) 5003037/02 (22) 19.07.91 (46) 15.11.93 Бюп. No 41 — 42 (71) Малое многопрофильное предприятие Техматус"

{72) Лубенец В.П; Кац ЭЛ.; Гопеньшина Л.Г; Спиридонов ЕВ.; Анисимова Г.В.; Корякин С.В.; Соловьева Г.Н.; Контер МЛ. (73) Малое многопрофильное предприятие Техматус" (54) СПЛАВ HA ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

{5?) Изобретение относится к области метаппургии (19) RU (») NM843 С1 (51) C 22 C 19 65 и литейного производства и касается жаропрочного сппава на основе никеля, содерж:чцего углерод хром, коодпьт, 60р, титан, апюминий и допопнитепь— но кальций, магний и марганец при спедуюгцем соотношении Kvf "абонентов, масЛо. углерод — 0,06—

0,15, хром — 139 — 15,5, кобапьт — B,Π— 11,0, воль— фрам — 6,1 — 65, молибден — 0.1 — О,В, титан — 3,2—

4,4, апюмнний — 3,5 — 5,1, капьций — 0,01 — 0,02, бор — 0,01 — 0,015, магний 0,01 — 0,2, марганец — 0,15—

0,5, никель — остальное. Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью и повышенной ппастичностью.

2002843

Изобретение относится к области металлургии и касается жаропрочных сплавов нэ основе никеля, используемых для литья изделий, работающих в агрессивных средах длительное время при температурах 800—

9000 С.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий, в мас. %: углерод—

0,13-0,20; хром — 9,5-12,0; молибден — 3,54,8; вольфрам — 4,5-5,5; кобальт — 4,0-5,0; алюминий--5,0 — 6,0; титана — 2,5 — 3,2; никель остальное.

Сплав обладает низкой коррозионной стойкостью вследствие выделения по границам зерен большого количества пластинчатых карбидов, чта приводит к снижению содержания хрома по границам и облегчает процессы коррозии, Наиболее близким к заявляемому является жарапрочный сплав на основе никеля, содержащий, в мас. : углерод — 0,06 — 0.13: хром — 14-16; кобальт — 8 — 10; титан — 3 — 4,4; алюминий — 3,4 — 5,0; вольфрам — 6,2 — 8,0; молибден — 0,2-2,0; бор — 0.01-0,015; церий—

0,015-0,02; никель — остальное.

Недостатком его является пониженная длительность пластичность вследствие выделения па границам зерен пластинчатой мелкодисперсной карбидной фазы Ме зСв при длительной эксплуатации деталей в области высоких рабочих температур. Одновременно выделение этой фазы по границам зерен увеличивает их напряженность, что провоцирует проникновение продуктов коррозии в глубь металла и снижает уровень коррозионной стойкости сплава.

Целью изобретения является повышение его коррозианной стойкости и длительной пластичности.

Для достижения поставленной цели в сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, бор, дополнительно введены кальций, магний и марганец при следующем соотношении, мас, %: углерод — 0,06-0,15; хром—

13,9 — 15,5; кобальт — 8,0 — 11,0; вольфрам—

6,1-8,5; молибден 0,1 — 0,8; титан 3,2-4,4; алюминий — 3 5 — 5 1 бор — 0,01-0,015; кальции — 0,01-0,2: магний — 0,01-0,2; марганец — 0,15-0,5; никель — остальное.

Анализ информационного фонда показал, что выявленная совокупность признаков. согласно которой предложенный сплав приобретает качественно новые характеристики в известных решениях в полном обьеме не встречается. На основании изложенного предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Конкретный полезный эффект в увеличении в 1,2-2 раза длительной пластичности и на 20-30, коррозианной стойкости комплексного легирования кальцием, магнием и марганцем в указанных количествах определяется совместным их влиянием на формирование состава приграничных областей сплава и морфологию выделяющихся по границам зерен фаз в условиях многофазного сплава на основе никеля, содержащего большое количество упрочняющей у -фазы.

Введение кальция в количестве 0,01 — 0,2 мас. % позволяет получить оптимальную микроструктуру, в частности, исключить грубые включения карбидов, придать им округлую форму, изменив их морфологию, чта повышает пластичность сплава в эксплуатации и одновременно увеличивает коррозионную стойкость за счет межфвзных напряжений. Введение кальция до 0,01 % не эффективно, Верхний предел кальция 0,2 мас. % ограничен возможностью образования нежелательного соединения CaNig, Введение в сплав магния в количестве

0,01-0,2 мас. необходимо для сохранения пластичности при длительной эксплуатации изделий из предлагаемого сплава. Сегрегируя вблизи границ зерен, магний препятствует образованию при длительном старении пленочных образований -фазы по границам зерен; переводя ее частицы в глобулярную форму, что благоприятно сказывается на длительной пластичности. Одновременно магний активизирует действие кальция на морфологию карбидов. Ниже 0,01 мас. % магний не оказывает влияния на у -фазу.

При количестве магния выше 0,2 мас. возможно нерастворение его в твердом растворе и уменьшение коррозионной стойкости сплава, Присутствующий в сплаве марганец в количестве 0,15-0,5 мас. % не распределяется равномерно в никеле, а распределяется в приграничных областях. Сегрегация марганца у границ зерен не устраняется при длительной эксплуатации деталей в области высоких температур. Марганец связывает серу, проникающую по границам зерен в результате сульфидной коррозии в присутствии Nat:I в устойчивые соединения MnS сферической формы и препятствует распространению коррозии в глубь металла, Содержание марганца менее 0,15 мас. % xe обеспечивает концентрацию марганца в приграничной области, достаточную для торможения сульфидной коррозии, э выше

0,5 мас, % наблюдается снижение пластичности.

2002843

При введении в сплав кальция, магния и марганца в указанных количествах характеристики кратковременной и длительной прочности не изменяются в сравнении с прототипом.

При отливке деталей из предлагаемого сплава на основе никеля целесообразно применять вакуумную выплавку и разливку.

Химический состав и сравнительные свойства предложенного и известногосплава приведены в таблицах 1 и 2. Сплавы ММ

1, 2. 3 соответствуют предлагаемым интервалам легирования сплава, сплавы М ч 4 и

5 выходят за пределы легирования.

Увеличение длительной пластичности и коррозионной стойкости литейного жаропТаблица!

Химический состав прерпагаемого и иэвестиого сппаеов

Таблица2

Сравнительные свойства предлагаемого и известного сплава

П е агаемый сплав N.

Показатели свойств

1100

1050

1000

920

910

800

860

890

290

230

250

300

290

2,0

0,8

3,5

5,0

0,008

0,029

° 0,020

0,009

0,010

Предел прочности при 293 К,пе,МПа

Предел прочности при 1123 К,o>,MÏà

Предел длительной прочности за 10 ч з при 1123 К,а; 10, МПа

Длительная пластичность сплава за 10 ч з при 1123 К, д, о

Коррозионная стойкость: суммарная ее.личина измененного слоя.за 10 ч при

1123 К, мм рочного сплава на основе никеля приводит к увеличению эксплуатационной надежности и срока работы изделий и, как следствие, к снижению годовой потребности в металле.

Литейный сплав на основе никеля прошел опробование на Ступинском металлургическом комбинате, Предлагаемый сплав готов к использованию в 1991 году. (56) Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и

10 сплавы. М., Металлургия, 1969.

Авторское свидетельство СССР

М 1039235, кл. С 22 С 19/03, 1982.

2002843

Составитель Л.Водолазов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Êåðåöìàí

Редактор Л.Волкова

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3218

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций, магний и марганец при 5 следующем соотношении компонентов, мас. Д:

Углерод 0,06 - 0,15

Хром 13,9 - 15,5

Кобальт

Вольфрам

Молибден

Титан

Алюминий

Бор

Кальций

Магний

Марганец

Никель

8,0- 11,0

6,1-8,5

0,1-0,8

3,2-4,4

3,6-5,1

0,01 - 0,015

0,01 - 0,2

001-0,2

0,15 - 0,5

Остальное.