Сплав на основе никеля

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, преимущественно для колес турбин турбокомпрессоров, содержащий хром, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, цирконий, РЗМ, бор, углерод, кремний, марганец, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800 - 900^oС и снижения их массы за счет повышения характеристик жаропрочности, он дополнительно содержит азот, иттрий, титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хром 12,0 - 18,0
Вольфрам 0,1 - 1,5
Молибден 0,5 - 6,0
Ниобий 0,1 - 2,0
Алюминий 2,0 - 6,0
Цирконий 0,005 - 0,1
РЗМ 0,001 - 0,15
Бор 0,005 - 0,2
Углерод 0,05 - 0,15
Кремний 0,01 - 0,4
Марганец 0,01 - 0,4
Железо 0,1 - 7,0
Азот 0,001 - 0,08
Иттрий 0,0005 - 0,05
Титан 0,5 - 3,5
Никель Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей, работающих при температурах 800-900^оС.
Цель изобретения - повышение надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800-900^оС и снижение их массы за счет повышения характеристик жаропрочности.
Дополнительное введение азота, иттрия и титана способствует упрочнению границ зерен и их измельчению за счет образования карбидов, карбонитридов и нитридов титана, уменьшению размеров упрочняющей ^I-фазы, более равномерному ее распределению в основе сплава и большей ее однородности по размеру. Кроме того, после кристаллизации сплав настолько пересыщен, что его структура имеет большое количество мелкодисперсных упрочняющих выделений ^I-фазы и других избыточных фаз, что позволяет использовать его без дополнительной операции термической обработки.
Введение иттрия и титана способствует увеличению количества основной упрочняющей ^I-фазы, более равномерному ее распределению, а азота - образованию термодинамических устойчивых соединений с титаном, цирконием и алюминием, измельчающих зерно и структурные составляющие сплава и приводящих к дополнительному упрочнению сплава, что способствует повышению длительной прочности и увеличению механических свойств при температурах 800 - 900^оС, т. е. увеличивают надежность колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей при их эксплуатации.
Кроме того, одновременное введение азота, иттрия и титана способствует получению более тонких граней и межосных участков, способствует переходу хрома и ниобия с границ зерен в тело зерен, что улучшает структуру границ зерен, расчленяет грубые карбиды по границам зерен, локализует охрупчивающее действие отдельных выделений в межосных участках чистого ниобия и хрома, что приводит к повышению длительной прочности сплава и увеличению предела прочности и относительного удлинений при 800^оС и способствует увеличению надежности сплава.
П р и м е р. Исходную шихту переплавляли в вакуумной индукционной печи с основной футеровкой. При этом никель, хром, вольфрам, ниобий, армко-железо, электродный бой вводили непосредственно в завалку. После полного расплавления вводили молибден, титан, алюминий, ферросилиций, марганец, ферросилицирконий. При нагреве металла до 1550^оС перед разливкой в металл вводили азотированный феррохром, лигатуру РЗМ и иттрий. Заливку металла проводили в горячие электрокорундовые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, имеющие температуру 700-800^оС.
Длительную прочность определяли при 800^оС на образцах диаметром 5 мм согласно ГОСТ 10145-62, механические свойства определяли на пятикратных образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 9651-73. Плотности определяли с помощью мерной мензурки для определения объема и аналитических весов.
Коэффициент надежности вычисляли по формуле
K_н= , где К_н - коэффициент надежности сплава;
Т_изв - масса колеса турбины турбокомпрессора известного сплава;
Т_п - масса колеса турбины турбокомпрессора предлагаемых вариантов сплава.
Составы сплавов приведены в табл.1, свойства - в табл.2.
Как видно из данных табл.1 и 2, предлагаемый сплав обладает в 1,09 - 1,16 раза большей величиной коэффициента надежности сплава при повышении в 2,5 - 9 раз величины длительной прочности и более чем в 1,5 раза кратковременной прочности при 800^оС.
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей, работающих при температурах 800-900°С. Цель - повышение надежности колес турбин турбокомпрессоров при 800-900°С и снижение их массы за счет повышения характеристик жаропрочности. Сплав содержит, мас.%: хром 12,0-18,0; вольфрам 0,1-1,5; молибден 0,5-6,0; ниобий 0,1-2,0; алюминий 2,0-6,0; цирконий 0,005-0,1; РЗМ 0,001-0,15; бор 0,005-0,2; углерод 0,05-0,15; кремний 0,01-0,4; марганец 0,01-0,4; железо 0,1-7,0; азот 0,001-0,08; иттрий 0,0005-0,05; титан 0,5-3,5; никель - остальное. Сплав имеет коэффициент надежности 1,09-1,16. Масса колес турбин составляет 1,244-1,16 кг. Длительная прочность при 800°С и напряжениях 400 МПа составляет 34-110 ч, предел прочности при растяжении при 800°С 61-72 Мпа, относительное удлинение при 800°С 5,0-10,7%. 2 табл.