Сплав на основе никеля

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ преимущественно для свариваемых конструкций, содержащий хром и молибден, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости сварных швов, механических свойств и расширения температурного интервала деформации, он дополнительно содержит ниобий, иттрий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.
Хром 37 43
Молибден 1 1,5
Цирконий 0,001 0,1
Иттрий 0,001 0,1
Ниобий 0,05 0,5
Никель Остальное

Изобретение относится к сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления свариваемых деталей и конструкций, работающих при повышенных температурах в специальных средах.
Целью изобретения является повышение ударной вязкости сварных швов, механических свойств и расширение температурного интервала деформации.
Снижение содержания хрома в составе одновременно с добавлением циркония, ниобия и иттрия улучшает ударную вязкость сварных швов изделий, горячую пластичность и механические свойства металла, повышает выход годного при деформации.
При содержании хрома в сплаве менее 37 мас. снижается коррозионная стойкость при повышенных температурах за счет образования окислов никеля NiO, сплав охрупчивается и уменьшается ударная вязкость сварных швов. Кроме того, снижается механическая прочность металла. При увеличении содержания хрома до более 43 мас. сплав переходит в двухфазную + -область в интервале температур деформации, снижается его горячая пластичность, выход годного при деформации и ударная вязкость сварных швов. Для повышения прочностных характеристик сплава и сварных соединений из него в его состав вводят ниобий (упрочняющий твердый раствор). При содержании ниобия менее 0,05 мас. эффект упрочнения сплава незначителен. При содержании ниобия более 0,5 мас. в сплаве образуется большое количество карбонитридов ниобия, которые являются концентраторами напряжений, охрупчивают металл, снижают его прочность и пластичность.
При содержании циркония менее 0,001 мас. в зернограничных зонах образуются мелкодисперсные (< 1 мкм) хрупкие нитриды хрома, которые приводят к охрупчиванию металла и снижению его пластичности и прочности. Цирконий в сплаве снижает коэффициент активности азота (параметр 1_N^Zr -0,3) и предотвращает образование нитридов хрома. Увеличение содержания циркония до более 0,1 мас. приводит к образованию крупных (> 5 мкм) нитридов циркония, огрублению структуры металла, снижению ударной вязкости сварных швов, пластичности и прочности.
Иттрий из всех РЗМ имеет наиболее высокую температуру плавления (1526^оС), сопоставимую с температурами выплавки металла, а следовательно, хороший модифицирующий эффект при выплавке. При содержании иттрия менее 0,001 мас. в условиях длительного срока службы изделий при высоких температурах в составе поверхностного окисного слоя нет окиси иттрия, который в небольших количествах стабилизирует окалину, делает ее более прочной и предохраняет металл от коррозионного растрескивания и охрупчивания. При содержании иттрия более 0,1 мас. в условиях повышенных температур и длительного времени службы наблюдается внутреннее окисление сплава с выделением грубых оксидов иттрия внутри матрицы и соответственно охрупчивание металла и снижение его прочности.
В качестве примесей сплав может содержать углерод, кремний, марганец, серу, фосфор и алюминий.
П р и м е р. В открытой индукционной печи ИСГ-0,05 емкостью 50 кг методом сплавления из чистых материалов выплавляют опытные плавки, включая известный сплав, с химически составом, соответствующим табл. 1.
После разливки в слитки массой 30 кг металл куют на 36 мм и прокатывают на 18 мм. Затем металл подвергают испытаниям на ударную вязкость сварных соединений в интервале температур 20-650^о, а также при 20 и 200^оС после старения в течение 500 ч при 400^оС. Кроме того, испытывают горячую пластичность в интервале температур деформации, механические свойства при 20^оС и определяют выход годного при деформации. Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Как следует из табл. 2, наиболее высокие показатели соответствуют сплаву предложенного состава.
Изобретение относится к сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления свариваемых деталей и конструкций, работающих при повышенных температурах в специальных средах. Цель повышение ударной вязкости сварных швов, механических свойств и расширение температурного интервала деформации. Сплав содержит, мас. хром 37 43; молибден 1 1,5; цирконий 0,001 0,1; иттрий 0,001 0,1; ниобий 0,05 0,5; никель остальное. Сплав обеспечивает уровень механических свойств при 20°С _в 827 851 МПа, 34,3 38,5, j 49,5 53,1% Выход годного при деформации составляет 56 60% Ударная вязкость сварных швов в исходном состоянии составляет при 20°С 13,1-19,2 кгм/см² при 400°С 9,7-13,4 кгм/см²; при 650°С 11,9-15,7 кгм/см². Ударная вязкость сварных швов после старения при 400°С в течение 500 ч при 20°С 14,2-19,1 кг м/см²; при 300°С 14,8-19,7 кг м/см². 2 табл.