Сплав на основе никеля

К приятие Техм ина Л.Г; Спири.В.; Соловьева приятие Те сти металлурги Г" Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛ(Я 1) С 22 С 19 О 5 БРЕТЕНИЯ и литеиного производства и касается жаропрочного сплава на Ос 11 ове никеля, содержагцего углерод хром, коодльт, бОр, тита 11, алюминий и Допопнитепь - НО КапьцИй, МаГН 11 Й и МарГаНЕц ПрИ СЛЕДЧОД 1 ЕМ Соотношении ко 1 "понентов, мас.,о. углерод - 0,0 б - 0,15, хром - 139 - 15,5, кобальт - 8,0 - 11,0, воль - фрам - б,1 - 85, молибден - 0,1 - ОЯ, титан - 3,2 - 4,4, ал 1 оминий - 3,5 - 5,1, кальций - 0,01 - 0,02, бор - 0,01 - 0,015, магний 0,01 - 0,2, марганец - 0,15 - 0,5, никель - остальное. Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью и повышенной пластичностью.Изобретение относится к области металлургии и касается жаропрочных сплавов на основе никеля, используемых для литья изделий, работающих в агрессивных средах длительное время при температурах 800 - 9000 С.Известен жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий, в мас, %: углерод - 0,13-0,20; хром - 9,5-12,0; молибден - 3,5- 4,8; вольфрам - 4,5-5,5; кобальт - 4,0-5,0; алюминий 5,0 - 6,0; титана - 2,5 - 3,2; никель - остальное.Сплав обладает низкой коррозионной стойкостью вследствие выделения по границам зерен большого количества пластинчатых карбидов, чта приводит к снижению содержания храма по границам и облегчает процессь 1 коррозии,Наиболее близким к заявляемому является жарапрочный сплав на основе никеля, содержащий, в мас. /: углерод - 0,06 - 0,13; хром - 14-16; кобальт - 8 - 10; титан - 3 - 4,4; алюминий - 3,4-5,0; вольфрам - 6,2-8,0; молибден - 0,2-2,0; бор - 0,01-0,015; церий - 0,015-0,02; никель - остальное.Недостатком его является пониженная длительность г 1 ластичность вследствие выделения по границам зерен пластинчатой мелкодисперсной карбидной фазы Ме 2 зС 6 при длительной эксплуатации деталей в области высоких рабочих температур. Одновременно выделение этой фазы по границам зерен увеличивает их напряженность, что провоцирует проникновение продуктов коррозии в глубь металла и снижает уровень коррозионной стойкости сплава.Целью изобретения является повышение его коррозионной стойкости и длительной пластичности,Для достижения поставленной цели в сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, бор, дополнительно введены кальций, магний и марганец при следующем соотношении, мас, 0: углерод - 0,06-0,15; хром - 13,9 - 15,5; кобальт - 8,0 - 11,0; вольфрам - 6,1-8,5; молибден 0,1. - 0,8; титан 3,2-4,4; алюминий - 3 5 - 5 1; бор - 0,01-0,015; кальций - 0,01-0,2; магний - 0,01-0,2; марганец - 0,15-0,5; никель - остальное,Анализ информационного фонда показал, что выявленная совокупность признаков. согласно которой предложенный сплав приобретает качественно новые характеристики в известных решениях в полном обьеме не встречается. На основании изложенного предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". 5 10 15 20 25 30 35 40 50 Конкретный полезный эффект в увеличении в 1,2-2 раза длительной пластичности и на 20-30; коррозионной стойкости комплексного легирования кальцием, магнием и марганцем в указанных количествах определяется совместным их влиянием на формирование состава приграничных областей сплава и морфологию выделяющихся по границам зерен фаз в условиях многофазного сплава на основе никеля, содержащего большое количество упрочняющей-фазы.Введение кальция в количестве 0,01 - 0,2 мас.позволяет получить оптимальную микроструктуру, в частности, исключить грубые включения карбидов, придать им округлую форму, изменив их морфологию, что повышает пластичность сплава в эксплуатации и одновременно увеличивает коррозионную стойкость за счет межфвзных напряжений, Введение кальция до 0,01 0 не эффективно, Верхний предел кальция 0,2 мас, 0 ь ограничен возможностью образования нежелательного соединения Са%5,Введение в сплав магния в количестве 0,01-0,2 мас. % необходимо для сохранения пластичности при длительной эксплуатации изделий из предлагаемого сплава. Сегрегируя вблизи границ зерен, магний препятствует образованию при длительном старении пленочных образований ) -фазы по границам зерен; переводя ее частицы в глобулярную форму, что благоприятно сказывается на длительной пластичности. Одновременно магний активизирует действие кальция на морфологию карбидов. Ниже 0,01 мас. , магний не оказывает влияния на у-фазу, При количестве магния выше 0,2 мас.возможно нерастворение его в твердом растворе и уменьшение коррозионной стойкости сплава,Присутствующий в сплаве марганец в количестве 0,15-0,5 мас.не распределяется равномерно в никеле, а распределяется в приграничных областях. Сегрегация марганца у границ зерен не устраняется при длительной эксплуатации деталей в области высоких температур. Марганец связывает серу, проникающую по границам зерен в результате сульфидной коррозии в присутствии ИаС в устойчивые соединения МпЗ сферической формы и препятствует распространению коррозии в глубь металла, Содержание марганца менее 0,15 мас.не обеспечивает концентрацию марганца в приграничной области, достаточную для торможения сульфидной коррозии, а выше 0,5 мас, 0 ь наблюдается снижение пластичности.2002843 При введении в сплав кальция, магния и марганца в указанных количествах характеристики кратковременной и длительной прочности не изменяются в сравнении с прототипом.При отливке деталей из предлагаемого сплава на основе никеля целесообразно применять вакуумную выплавку и разливку,Химический состав и сравнительные свойства предложенного и известногосплава приведены в таблицах 1 и 2. Сплавы ММ 1, 2, 3 соответствуют предлагаемым интервалам легирования сплава, сплавы М ч. 4 и 5 выходят за пределы легирования.Увеличение длительной пластичности и коррозионной стойкости литейного жаропТаблица Химический состав преапагаемого и иэвестиого сппаеов авнительные свойства предлагаемого и известного сп мый сплав М казатели своис 110 5 000 5 800 25 О,35 5,0,008 0,02О,0,010 Предел прочности при 293 К,пе,МПа Предел прочности при 1123 К,О,МПа Предел длительной прочности за 10 чз при 1123 К,а, 10,МПа Длительная пластичность сплава за 10 чзпри 1123 К, д, % Коррозионная стойкость: суммарная ва. личина измененного слоя за 10 ч при1123 К, мм рочного сплава на основе никеля приводит к увеличению эксплуатационной надежности и срока работы изделий и, как следствие, к снижению годовой потребности в металле.Литейный сплав на основе никеля про шел опробование на Ступинском металлургическом комбинате,Предлагаемый сплав готов к использованию в 1991 году,(56) Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и 10 сплавы. М., Металлургия, 1969. Авторское свидетельство СССР М 1039235, кл. С 22 С 19/03, 1982.2002843 Составитель Л.ВодолазовТехред М,Моргентал Корректор М.Керецман Редактор Л.Волкова Тираж Подписное НПО" Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3218 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Ф о р мул а изобретенияВСПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий углерод, хром, кобальт, вольфрам, молибден, титан, алюминий, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций, магний и марганец при 5 следующем соотношении ком донентов, мас.:Углерод 0,06 - 0,15 Хром 13,9 - 15,5 КобальтВольфрамМолибденТитанАлюминийБорКальцийМагнийМарганецНикель 8,0 - 1 1,0 6,1 - 8,5 0,1 - 0,8 3,2 - 4,4 3,6-5,1 0,01 - 0,015 0,01 - 0,2 0,01 - 0,2 0,15 - 0,5 Остальное.