Литейный сплав на основе никеля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003038/02 (22) 19.07.91 (46) 15.11.93 Бюл. Иа 41 — 42 (71) Малое многопрофильное предприятие Техматус" (72); Власов В.Б.; Контер Мл:, Пубенец В.П.;

Соловьева Т.Н„. Спиридонов ЕВ.; Акимов Н.К. (73) Малое многопрофильное предприятие Техма— тус" (54) ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ (57) Изобретение относится к области металлургии и касается жаропрочного сплава на основе никеля, содержащего хром, кобальт, вольфрам, молибден, (19) RU (11) 2002844 С1 (51) 5 С22С19 05 алюминий, титан, ниобий, бор, церий, кальций, углерод и дополнительно железо при следующем соот— ношении компонентов, мас7 хром — 11,0 — 14,0; кобальт — 1,0 — 6,0; молибден — 0,5 — 1,4; вольфрам

3,0 — 4,8; титан — 5,0 — 6,3; алюминий — 4,0 — 5,0; ниобий — 0,3 — 0,7; церий — 002 — 0,05; железо—

0,5 — 2,5; кальций — 0,01 — 0,03 бор — 0,01 — 0,2; углерод — 0.1 — 0,16; никель — остальное. Сплав обладает повышенной стабильностью и уровнем прочностных свойств в процессе эксплуатации при сохранении высокого уровня коррозионной стойкости.

2002844

Изобретение относится к области металлур ии и касается жаропрочных сплавов

lè Основе никеля, используемых для литья изделий, рабатиащих в агрессивных средах длительное время при температурах 1023—

1123 К.

Известен жарапрочный сплав на основе никеля, содержащий, мас. %: углерод — 0,1—

0,16; храм — 12,5-14,0; кобальт — 0,1 — 6,0; молибден — 2,?-3,2; вольфрам — 2,8 — 3,9; алюминий — 3,8 — 4,45; титан — 4,2 — 5,1; ниобий — 0,5-1,0; марганец — 0,1 — 1,0; никель—

Остальное. Примеси: железо — 0,1 — 2,0; кремний — не более 0,4; сера — не более 0,15; фосфор — не borleo 0,15.

Cill;à:-: имеет недостаточно высокий уровень каррозианнай стойкости, длительной

Гьрачнасти и пластичности.

Наиболее близким к заявляемому сплаву является жаропрачный сплав на основе никеля 3 4N-3, содержащий, мас. %: хром—

12,5- 14,0; кобальт — 4,0-6.0; вальфрам—

4,0-6,0; молибден — 1,5 — 2,5; алюминий—

2,6--",2; титан — 4,5-5,5; ниобий — 0,05-1,0; бор — 0,01-0,05; церий — 0,02 — 0,05; кальций — 0,005-0,01; цирконий — 0,005 — 0,01; никель — Остальное. Примеси: углерод — 0,07 — 0,15; марганец -- 0,4; кремний — 0,4; сера — не более 0,015; фосфор — не более 0,015, Этот сплав при достаточно высокой каррозианнай стойкости и прочности склонен к разупрачнению вследствие пониженной температуры рекристаллиэации твердого растгара и нестабильности упрочняющей глобулярнай ) -фазы, которая с течением времени имеет тенденцию перехода в игальчату!О 7j фазу.

Целью изобретения является повышение стабильности и уровня прочностных свойств в процессе эксплуатации сплава при сохранении высокого уровня каррозианнай стойкости.

Для достижснии поставленной цели в сплав на аcl аье ниKåëя, содержащий хром, кобальт, вольфрам, молибден, алюминий; титан, ниобий, бар, церий, кальций, углерод дополнительно введена железа при следующем соотношении, мас, %: хром — 11,0 — 14,0, кобальт — t,0 — 6,0; вольфрам — 3,0-4,8; молибден — 0,5 — 1,4; алюминий — 4,0 — 5,0; титан — 5,0-6,3, ниобий — 0,3-0,7; бор — 0;01-0,2: церий -- 0,02-0,05, кальций — 0,01-0,03; х<елеэа — 0,5 — 2,5; углерод — 0,1-0,16; никель— остальное. Примеси; кремний — не более 0.4; сера — не более 0,015; фосфор — не более

0,015.

Анализ информационного фонда покаЗал, чта выявленная совокупность признаков, согласна 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 процессе длительной высокотемпе10 ратурной эксплуатации на 10 кратковременных механических свойств и на 8 % длительной прочности за счет комплексного легирования хромом, кобальтом, вольфрамом; молибденом, алюминием, ти15 таном, церием, ниобием, кальцием, железом, бором в указанных количествах определяется совместным их влиянием на формирование состава границ, приграничных областей, количество и сосТВВ упрочняющей y -фазы.

Такие образом, сплав предложенного состава позволяет повысить прочностные и пластические характеристики, жаропрочность при длительной эксплуатации при сохранении достаточно высокой коррозианной стойкости.

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

В табл. 1 приведены химические составы плавок разработанного сплава с различным содержанием легирующих элементов в пределах заявочного состава (¹¹ 1, 2, 3), выше верхнего предела (¹ 5) и ниже нижнего предела (№4), а также плавка сплава— прототипа среднего состава.

В табл. 2 приведены кратковременные механические свойства сплавов при комнатной и рабочей температуре, жаропрочность

40 на базе 10 ч. данные по горячей газовой коррозии.

Испытания механических свойств и жаропрочности проводили на образцах с диаметром рабочей части 6 мм и расчетной

"5 длиной 30 мм, Коррозионные испытания проводили при 1123 К в среде продуктов сгорания.дешевого топлива с обмазкой за 20 ч на цилиндрических образцах диаметром 10 мм.

50 обмаэка: 40 % NayS0< и 3 % NaCI.

Из табл; 2 видно, что заявленный сплав на основе никеля превосходит известный по жаропрочности и кратковременным механически<и характеристикам, не меняя уровня коррозионной стойкости.

Увеличение длительной прочности и стабильности литейного жаропрочного сплава на основе никеля приводит к увеличению эксплуатационной надежности и сро2002844 ющего компонента, допускает широкое использование возврата при промышленной выплавке. (56) Авторское свидетельство СССР

5 М 869362, кл. С 22 С 19/05, 1986.

Таблицаk

Химический состав сплавов

Таблица 2

Сравнительные свойства образцов исследуемого и известного сплава вестсплав

890

7д0

1

С!3/ k

Формула изобретения литЕйный CllflAB HA QCHOBE Ни- В„,ф„„, КЕЛЯ, содержащий хром, кобальт, вольф-. Титан рам, молибден, алюминий, титан, ниобий, Алюминий бор, церий, кальций, углерод, отличающий- Ниобий ся тем, что он дополнительно содержит же-"5 церий лезо при следующем соотношении Железо компонентов, мас.%: Кальций

Хром 11,0 - 14,0 Бор

Кобальт 1,0 - 6,0 Углерод

Молибден 0,5 - 1,4 Никель — 50-— ка работы изделий и, как следствие, к снижению годовой потребности в металле, Кроме того, благодаря более экономному легированию, заявленный сплав на 15 дешевле прототипа.

Состав сплава, в том числе довольно высокое содержание железа в виде легиру3,0 — 4,8

5,0 - 6.3

4 0 Г 0

0,З - О, G,02 - 0,05

0 5 - 2,5

0,01 - 0.03

0,01- 0,2

О,i -O,I6

Остальное