Жаропрочный сплав на железо-хромо-никелевой основе

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным свариваемым сплавам на Fe-Cr-Ni основе. Предложенный сплав предназначен для изготовления крупногабаритных дисков и сварных роторных и статорных узлов ГТД с длительными ресурсами (до 100000 часов), работающих при температурах до 650^oC. Жаропрочный сплав на Fe-Cr-Ni основе содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,02 - 0,07, хром 10,0 - 16,0, никель 30,0 -48,0, молибден 2,6 - 3,8, ниобий 2,6 - 4,8, титан 0,5 - 3,0, алюминий 0,5 - 3,0, ванадий 0,6 - 1,2, бор 0,001 - 0,3, церий 0,001 - 0,3, магний 0,001 -0,5, железо - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на Fe-Cr-Ni основе. Предложенный сплав предназначен для изготовления крупногабаритных дисков и сварных роторных и статорных узлов ГТД с длительными ресурсами (до 100000 часов), работающих при температурах до 650^oC. Эти условия предполагают наличие высоких механических свойств и жаропрочности, хорошую деформируемость сплава, свариваемость, а также отсутствие чувствительности к концентраторам напряжений при длительной эксплуатации изделия.

Известен сплав марки ЭП718 (ТУ 14-1-3905-85). Сплав содержит следующие компоненты, мас. никель 43 47, углерод 0,1, хром 14 16, молибден 4,0 -5,2, ниобий 0,8 1,5, алюминий 0,9 1,4, титан 1,9 2,4, бор <0,008, вольфрам 2,5 3,5, железо остальное.

Наиболее близким сплавом к предложенному является сплав Inconel 718 (Ф. Ф. Химушин. Жаропрочные стали и сплавы. М. 1968, с. 470 471). Сплав содержит следующие компоненты, мас. железо 18,5, никель 52,5, углерод 0,04, хром 18,5, молибден 3,0, ниобий 5,1, алюминий 0,5, титан 0,8 и бор <0,06.

oC, низкая пластичность ( 8 - 10%) и недостаточно хорошая свариваемость (V_кр=2,2 -2,3 мм/мин).

Технической задачей настоящего изобретения является разработка экономичного сплава для работы при температурах до 650^oC, обеспечивающего повышение параметров надежности, увеличение ресурса, с хорошей деформируемостью, свариваемостью и отсутствием чувствительности к концентраторам напряжения при длительной (до 100 тыс.ч.) эксплуатации и повышенной сопротивляемости циклическим нагрузкам.

Поставленная задача решается тем, что предложен следующий жаропрочный сплав на Fe-Cr-Ni основе, содержащий следующие компоненты, мас. углерод 0,02 0,07, хром 10,0 16,0, никель 30,0 -48,0, молибден 2,6 3,8, ниобий 2,6 - 4,8, титан 0,5 3,0, алюминий 0,5 3,0, ванадий 0,6 1,2, бор 0,001 0,3, церий 0,001 0,3, магний 0,001 -0,5, железо остальное.

Дополнительное легирование ванадием, церием и магнием позволяет повысить пластичность, технологическую пластичность (деформируемость), жаропрочность (длительная прочность при 650^oC в течение 100 ч), улучшить свариваемость при сохранении характеристик прочности на уровне сплава Inconel 718, а уменьшение содержания ниобия избежать чувствительности к концентраторам напряжений в условиях длительной эксплуатации при высоких температурах и облегчить решение задачи получения однородного слитка для изготовления крупногабаритных (диаметр 1 м) дисков и др. деталей ГТД.

Пример осуществления.

В лабораторных условиях в вакуумной индукционной печи были выплавлены сплавы, химические составы которых приведены в табл. 1. После термообработки, заключавшейся в закалке и старении, определялись механические свойства. Результаты испытаний механических свойств и технологические данные представлены в табл. 2. Как видно из табл. 2, предложенный сплав более экономичен за счет уменьшения на 20% суммарного содержания Ni, Cr, Nb, имеет преимущества над прототипом по прочностным характеристикам, жаропрочности, пластичности, деформируемости, свариваемости и чувствительности к надрезу.

Формула изобретения

Жаропрочный сплав на железо-хромо-никелевой основе, содержащий железо, никель, углерод, хром, молибден, ниобий, алюминий, титан и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, церий и магний при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 0,02 0,07 Хром 10,0 16,0 Никель 30,0 48,0 Молибден 2,6 3,8 Ниобий 2,6 4,8 Титан 0,5 3,0 Алюминий 0,5 3,0 Ванадий 0,6 1,2 Бор 0,001 0,3
Церий 0,001 0,3
Магний 0,001 0,5
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1