Сплав на основе хрома

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИМИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК з С 22 С 27 06 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТизОБРетениям и ОткРытиИ ГКНТ СССР Цво4 сйИмвстив. ЕНИ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ЕИЗ ЬСТВ-2,0; иттрий 0,1 О,З-З,О; кальций Изобретение относится к области ли- образующих элементов. Кроме того исполь- , ф тейного производства, в частности - изы- зуется остродефицитный никель.скания новых литых материалов,Сплав, содержащий, мас,ф: 35-85 хроустойчивых в концентрированных кислотах ма,5-25 железа, 1 углерода, 0,1-20 кобаль- ф и обладающих высокой износостойкостью. та, никель - остальное, работает в 3 Для деталей машин (насосов для перекачки нитрующей смеси азотной и фтористоводо- (Л концентрированной серной кислоты при родной кислот. Однакообладаетневысокой Щ температурах 70-90 С), работающих в усло- износостойкостью, так как не содержит нитвияхтренияскольжения,требуется высокий ридообразующих элементовКроме того, уровень коррозионной стойкости и износа- содержит дорогостоящие. никель и кобальт.ввииЪ стойкости. Известен также сплав, содержащий,мас.: 5-25 железо,. 0,2-4 вольфрам, 0,1 - 4Известны сплавы, работающие веерной алюминиИ 01-1 титан, О 1-1 иттрий, О 1-т ывв кислоте(96)дотемпературы 350 С,содер- лантан,0,03-0,1 бор, хром - остальное, экю .з жащие, мас.,ь: 21-55 хрома, О-ЗО железа, плуатируемый в среде воздуха до темпера-, 0 - 5 вольфрама, 45-79 никеля. Недостатком тур 1200 С, Сплав характеризуется высокойтакого сплава является низкий уровень коя- жаростойкостью, но низким значением из-, розионной стойкости из-за невысокого с-, носостойкости, так как не содержит нитридержания хрома и недостаточный уровень дообразующих элементов.износостойкости, так как при этом неучиты- . Известен сплав (прототип) на основе вается количество и стехиометрия нитридо- хрома, содержащий, мас.: 0,02-0,5 вольфрам, 0,1 - 4 алюминий, 0,3-3 титан, 2-7 цир 1) 4850372/02(71) Тернопольский филиал Литехнического института(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ Х(57) Сущность изобретенжит, маб.,4: цирконий 0,021,0; ванадий 0,2-1,0; титан 0,02 - 0,25; бор 0,03-0,25; азот 0,16-0,8; лантан 0,07-1,0; алюминий 0,1-4 вО; вольфрам 0,02-0,5, железо 5,0-25,0; углерод 0,004 - 0,1; кремний 0,1-1,2, хром остальное, причем отношение суммарного содержания титанаванадия, циркония к азоту более или равно З,О и менее или равно 20,0; отношение суммарного содержания титана, ванадия, циркония к углероду более или равно 20,0 или менее или равно 61,0, а отношение циркония к ванадию более О,З и равно или . менее 3,3. Характеристики сплава: величина износостойкости(0,002-0,1) г 4 ч 2 ф коррозионная стойкость составляет (0,08-0,25) . м /(см ч) 1 табл.коний, 0,2-2 ванадий, 0,1-1 иттрий, 0,1-0,5кальций, 0,03 - 0,1 бор, 0,1-1 лантан, 0,5азот, хром - остальное. Применение такогосплава не обеспечивает высокую коррозионную стойкость и износостойкость. В процессе эксплуатации происходитразрушение защитных поверхностных оксидов и наблюдается межкристаллитнаякоррозия в серной кислоте. Кроме того, обнаружено значительное количество крупнодисперсных карбидов й нитридов, чтопонижает .износостойкость металла. Используемые сплавы трудно подвергаютсямеханической обработке и нетехнологичнйпри литье. 15Для обеспечения названных свойств. наиболее перспективными являются сплавы на основе хрома, содержащие железо,титан, алюминий, РЗМ,Целью изобретения является разработка сплава на основе хрома, содержащегоцирконий, иттрий, Ванадий, титан, кальций,бор, азот, лантан, алюминий, вольфрам, отличающегося тем, что с целью повышениякоррОзиойной стойкости и износостойкости 25он дополнительно содержит железо, угле"род, кремний при следующем соотношениикомпонентов, мас.:Цирконий 0,02 - 2Иттрий . 0,1-1 ЗОВанадий 0,2-2Титан 0,3-3Кальций 0,1-0,5Бор 0,03-0,1Азот 0,1-1,2 35Лантан 0,1-1Алюминий 0,1-4Вольфрам 0,02-0,5Железа 5-25Углерод О,ОЗ-О 1Кремний 0,1-1Хром ОстальноеПричем отношение суммарного содержания титана, ванадия, цйркония к азотусоставляет более или равно 3 и менее или 45равно 20, отношение суммарноо содержания титайа, ванадия, циркония к углеродусоставляет более или равно 10, а менее илиравно 61; а отйошенле цйркония к ванадиюсоставляет более О,З и равно или менее 3,3. 50Повышение коррозионной стойкостисплава происходит за счет Ваода железа икремния, а износостойкости за счет оптимального соотйошения титана, циркония,ванадия, азота и углерода, . 55Граничные значения компонентов объясняются следующим: при количествах железа меньше 5 коррозионная стойкостьсплава понижается, а при содержании железа более 25 Уо в сплаве образуется хрупкая фаза, При содержаниях ванадия, титана, циркония более 2 образуется значительное количество нитридов этих элементов как по телу зерна так и по его границам, что существенно понижает его коррозионную стойкость, С уменьшением количества азота менее 0,1 в сплаве нарушается стехиометрия нитридов, склонных до коагуляции, чтоснижает износостойкость. При содержаниях азота более 1,2 образуется большое скопление крупнодисперсных нитридоВ, особенно по границам зерен, что приводит к охрупчиванию сплава. При суммарном отношении титана, ванадия, циркония к азоту менее или равном 3 образуются нитриды нестехиометрического состава с дефицитом по азоту), которые склонны коэгулировать, что снижает износостойкость материала. Кроме того, повышается уровень неметаллических включений в металле за счет образования оксидов элементов, имеющих большое сродство к кислороду (Т 1, Яф Когда суммарное отношение титана, ванадия, циркония к азоту более или равно 20, значительная часть азота связывается в нитроди хрома, имеющие пластинчатую форму, склонны коагулировать, что снижает износостойкость металла. Наконец, существуют технологические трудности получения сплава на основе хрома с количеством азота менее 0,1,.В случае, когда суммарное содержание титана, ванадия, циркония к углероду не будет равно или более 61, в металле повышается уровень неметаллических Включе ний за счет образования оксидов этих злементоВ, что в конечном итоге приводит к понижению износостойкости сплавэ. При общем количестве титана, ванадия, циркония к углероду, меньшем или равном 10 также понижается износостойкость из"за образования карбидов разной дисперсности. Кроме того, образуются при этом карбиды хрома типа СФ 2 зСв, Образование таких карбидов приводит к обеднению приграничных зон, что известно как явление межкристаллитной коррозии. Только выполнение этого условия обеспечивает образования мелкодисперсных кэрбонитридных фаз,При значениях отношения циркония к ванадию менее 0,3 границы зерен обогащаются карбонитридами ванадия, что способствует охрупчиванию сплава, повышению межкристаллитной коррозии. Если отношение циркония к ванадию более или равно 3,3, образуется большое количество нитридов циркония крупноигольчатой формы по телу зерна, что понижает износостойкость и коррозионную стойкость.Введение кремния в количестве 0,1 - гается за счет диспергирования, уменьше 17 оспособствуетуменьшениюпористостии ния количества нитридов по границам зедиспергированию неметаллических-Юлю- . рен, а также за счет залечивания пор вчений в структуре. При меньшем содержа- поверхностномподокалинномслое при ввонии кр 8 мния в подокалиннцх слбях д 8 кремния,наблюдается повышенное количество пор, 5 Ф О р м у л а и 3 о б р е т е н и яа при содержании более 1( повцшается Сплав на основе хрома, содержащийуровень неметаллических включений за. цирконий, иттрий,ванадий, титан, кальций.счет оксидов кремния, бор, азот, лантан, алюминий, вольфрам, отОцену износостойкости сплаОв про- лича(ощийся тем,что,сцелюповцшеоди на установке орцевоо трениЯ по 10 ния коррозионной сОЙкос и износостОЙследующему режиму: время испцтаний 3 ч, кости, он дополнительно содержит железо,линейная скорость вра 1 цения образца 1 углерод, кремний, при следующем соотном/мин, нагрузка на образец - 5 УПа, сре- шении компонентов; мас.7 ь:да - концентрированная серная кислота Ци рконий 0,02-2,0при температуре 70 - 90 С.; 15 Иттрий 0,1-1,0Коррозионную стойкость сплавов оце- Ванадий 0,2-2,0нивалипостандартнойметодикепо потере Титан 0,3-3,0массц). Химический состав вцплавленнцх Кальций 0,02-0,25сплавов и результатц Определения износо- Бор 0,03-0,25стОЙкости и коррозионнОЙ стОЙкОсти пред, А 30 т 0,16-0,8ставленц в таблице. Соотношение 1 в . Лантан О,О 7-1,0таблице соответствуе г суммарному количе- Алюминий 0,1-4,0ству титана, ванадия, циркания к азотурав- . Вольфрам 0,02 - 0,5но или более 3 и равно или менее 20, Железо 5,0-25,0Соотношение 2 соответствует суммарному 25 Углерод . 0,004 - 0,1содержанию титана, ванадия, цирконйя к Кремний 0,1-1,2углероду равно или.более 10 и равно или Хром Остальноеменее 61,.соотношение 3 соответствует ко- причем отношение суммарного содержанияличаству циркония к ванадию равно или бо- титана, ванадия, циркония к азоту более илилее 0,3 и равно или менее 3,3. 30 равно З,О и менее или равно 20,0, отношеКак следует из таблицц (износостой- ние суммарного содержания титана, ванакость сплавов, разработаннцх по сравне- дия, циркония к углероду более или равно. нию с прототипом сплав 1), повышается в 20,0 или менее или равно 61, а отношение1,8-2,4 раза, а коррозионная стойкость в 2,8 цирконыя к ванадию более 0,3 и равно или- 7,8 раза. Такое повышение свойств дости менее З,З,4 си г г ъиИаносо"стой"кость,гав чз имеиание 2 имицескии состав, мас.1" Т Ооотнощсние то кость,мг/сме и 1 0,1 О,О( 0,050,8 0,05О,0,3 0,03 0,10,2 0,1 О,0,(5 0,08 0,25О, 0,04 0,021 0,04 О,0,6 0,05 О,а, О, 07 0,250,08 0,02 0,08 0,3 0,04 0,2 0,100,3 0,04 0,036 0,01 О;004 0,020,0030,0020,0050,0040,0250,028 0,010,0090,06 0,1 0,2 1,0 0,1 1437520 530 0,1 1 2 0,3 0,4 0,8 0,4 0,1 0,5 2,2 . 0,7 1,0 1,2 0,2 4,3 . 3,3, Васил(окентал Коррект Редактор Н. Рогул ереш Заказ 3063 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Оизводств 8 нно-издательский ком