Сплав на основе никеля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ А Р 1)4 С 22 0 МИТЕТ СССР КИЙ И ОТКРЫТИЙСУДАРСТВЕННЫЙ ДЕЛАМ ИЗОБРЕ Н АВТОРСЯ О 3 ЬСТ СВИДЕ(54)(57)содержвольфрамцерий итем, чтоности, ондующем сУглерХромКобал 1. СПЛАВ ащий углерод молибден ор, о т с. целью содержит отношении,тем, чтсоставл ий сяалюминию свидетельство СССР С 22 С 39/05, 198 СПУБЛИК . , 1 И) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ(71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦНИИТМАИ 3"в Производственное объединение "Невский завод им. В.И.Ленина", Производственное объединение "Ленинградский завод турбинных лопаток" им,50-летия СССР и Научно-производст-. венное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова (72) В.П.Лубенец, М.А.Эндзелин, Л.Г.Голеньшина, Л.В.Мясникова, Э.Л.Кац,.Е,Т,Долбенко, Л.П.Трусов, А.В.Круглов, Г.В.Анисимова, А.М.За" мошникова, Е,Н.Масалева, В.В.Ртищев,. Я.Е.Чивиксин, Е.И.Розанов, Г.В.Баженов и А.А.Кринский(53) 669.24-018.821 (088.8) . (56) Химушин Ф.ф. Жаропрочные стали и сплавы. М. "Металлургия", 1969, с. 460.АвторскоеУ 869362, кл. О. НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯв , хРом, 3 Рбальтвтитан, Рлюминий, личающийся повышения жаропро компоненты в сле, мас.Ж:0,06-0, 334,0-16,08-30бв 2-ЗвО0,2-2,03,0-4,43,4-5,0Ов 015-Ов 032 ЯОв 01 Ов 015Остальноео тличаюо отношение титана . яет 0,9-1,1Изобретение относится к области металлургии и касается разработки состава сплава никеля, используемого для литья лопаток газовых турбин, в частности направленной кристаллизациивИзвестен сплав на основе никеля ЖС 6 К, содержащий мас.Х:Углерод 0,13-0,20Хром 9,5-12,0Молибден 3,5-4,8Вольфрам 4,5-5,5Кобальт 4,0-5,0Алюминий 5,0"6,0Титан 2,5-а 2Никель ОстальноеСплав обладает высокой жаропрочностью, но нцзкой коррозионной стойкостью в среде продуктов сгорания топлива, вследствие высокого объемного содержания (55%) упрочняющей фазы ивысокой напряженности межфазных границ, способствующих более легкомупротеканию процессов коррозии 25Наиболее близким к заявленному яв,ляется сплав на основе никеля, содержащий, мас. .Углерод .с 0,1Хром 12-14 ЗОКобальт 4,0-6,0Титан 4,5-5,5Алюминий 2,8-3,2Вольфрам 4,0-6,0Молибден35Ниобий 0,5-1,0Бор 0,01-0,05Цирконий 0,05-0,01Церий 0,005"0,01НикельОстальноеУказанный сплав имеет хорошую кор розионную стойкость, но недостатком его является пониженная длительная жаропрочность вследствие пониженной температуры рекристаплизации твердого;15 раствора и нестабильности упрочняющей глобулярной-фазы, которая с течением времени имеет тенденцию перехода в игольчатую- фазу,некогерентно связанную с основным- твердым раст 50 вором, что приводит к ускоренному падению жаропрочности во времени.Целью изобретения является повы шение жиропрочности сплава на основе никеля.55Для достижения поставленной цели сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, алюминий, титан, бор, церий,содержит компоненты в следующем соотношении, мас. ;Углерод 0,06-0,10 Хром 14,0-16,0 Кобальт 8,0-10,0 Вольфрам 6,2-8,0 Молибден 0,2-2,0 Титан 3,0-4,4 Алюминий 3,4-5,0 Церий, 0,015"0,02 Бор 0,01-0,015 Никель Остальное Отношение Тд:А 1 = 0,9-1,1.Увеличение в сплаве содержания алнминия до 3,4-5,0 мас.% при уменьшении в сраБнении с прототипом содержания титана. до 3,0-4,4 мас.% при соотношении Т/А 10,9-1 1 приводит к более эффективному легированию алюминием упрочняющей-фазы, препятствует потере ею когерентности ствердым раствором и исключает перерождение во времени-фазы в иголь 1 чатую когерентную твердому раствору -фазу. Это увеличивает термодинамическую и кинематическию стабильность1упрочняющей 11 -фазы в контакте с матрицей при высокой температуре,приводя тем самым к увеличению жаропрочности сплава при длительных сроках эксплуатации.Содержание алюминия до 3,4 мас.%. не обеспечивает необходимой жаропрочности, а свыше 5,0 . вызывает охрупчиванне сплава.Легирование титаном должно быть не ниже З . для получения-Фазы типа Б (А 1, Тх), более прочной чем, Ю 1 А 1, и не вьппе 4,4 для того, чтобы избежать появления "фазы (Нд Т). Кроме того, указанное количество титана (3,0-44 Х) при соотношении ТЦА 1 = 0,9-1,1 является благоприятным с тбчки зрения сохранения высокой коррозионной стойкости сплава. Наиболее благоприятным с точки зрения жаропрочности и коррозионной стойкости является соотношение Т 1/А 10,9-1,1При Т 1/А 1 ниже 0,9 уменьшается коррозионная стойкость, свыше 1,1 уменьшается жаропрочность.Увеличение в сплаве количества вольфрама до 6,2-8 мас.приводит к повышению жаропрочности сплава на ни келевой основе за счет усиления в сравнении с прототипом прочности меж-.атомных связей в решетке- тВердого раствора и увеличения энергии актиТаблиив 1 Химический состав предлагаеиого и известного сплавов риание злеиентов Ю о6 2 ж0 10 Ь 6 4,0 8,0,О 5 0,02 0 0 сеи сплеван: 012-01 П М.Ь,11-0,42 Н 1 0,02-0,122 Рв0,010-00123" Й," 0,015-0,0122 Р, Срдвриание прим 1 Табли ительные свойства нредпагаемого и извест сплавовго Предлагаемый сплав Изве спла казатели редел прочности при93 К, (Уб , 1 Па 80 1000 . 1150 Предел прочно1123 К бб и 86 8 2 90 Предел длза 10 ч ельной прочности и 1123 К 6,19 0 80 2 10392 вации самодиффузии. Кроме того, входя в состав- фазы, вольфрам повышает ее прочность и термическую стабильность что также благоприятио сказывается на уровне жаропрочности предлагаемого сплава, Максимальное содержание вольфрама следует ограничить 8 Е чтобы не превысить предельной растворимости его в твердом растворе.Содержание кобальта в количестве 8-103 преследует цель упрочнить твердый раствор за счет затруднения про-цессов диффузии и передвижения дисло каций, что позволяет сохранить жаропрочность до более высоких темпера" тур, увеличить стабильность свойств в течение длительной эксплуатации.При отливке деталей из предлагаемогд сплава на основе никеля целесо" образно применять вакуумную выплавку и разливку. Химический состав и сравнительные свойства предложенного и,008 5 ф 2 9 е 4 7 :5 35 4известного сплава приведены в табл.1 и 2. Из них следует, что при одинаковых условиях испытания преимущество предложенного сплава на основе никеля состоит в более высокой в сравнении с прототипом жаропрочности при сохранении высокой коррозионной стойкостиСправочные данные по другим свой- ствам сплава приведены в табл. 3.Предлагаемый сплав на основе никеля предназначен для использования в качестве жаропрочного коррозионнос. стойкого материала литых деталей, в частности лопаток газовых турбин с длительным сроком службы при температуре 1123 К.Предлагаемый сплав прошел стадию опытно-промышленного опробования на ПО "Ленинградский завод турбинных ло. паток".Иэве етнийагав Показатели Предел длительной прочностиза 10 ч при 1123 К, 6 10МПа 180 190 200/ 160 0,023 0,014 0,020 0,037Таблица 3 Свойства предложенного сплава на основе никеля Характеристика Временное сопротивление, б , МПа 980-1150 840-890 710-750 Предел текучести, бо, МПа 15-20 Относительное удлинение, 8, % Относительное сужение, ( % 22-35 ф Ударная вязкость КСБ, МДж/м0,25 Предел длительной прочности за10 ч, б 1 О , МПа 280-300 Предел длительной прочности за10 ч, б 10 , МПа 180-200 Длительная пластичность после 1000 чр % Коррозия: суммарная величина слоя после 850 С, 1000 ч, мм 0,014-0,023. СоставительРедактор Н.Сильнягина Техред М Моргентал Корректор Л. Пилипенко Тираж 595 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Коррозионная стойкость: суммарная величина измененного сдоя за 10 ч при 1123 К,змм Температура испытания, К 293 1123 790-8706-1215-21