Сплав на основе никеля

(И 1971109ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическимиРеспублик Н ПА 7 ЕНУУ(23) Приоритет - (32) Государственный комитет СССР оо делам изооретений н открытий(53) УДК 669.24.О 18.2 Дата опубликования описания 10.11.82 ИностранцыРикизо Ватанабе и Еситака Чиба (Япония)(72) Авторы изобретения Иностранная фирма(54) СПЛАВ .НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ 20 1Изобретение относится к металлургии,в частности к жаропрочным сплавам, имеющим хорошую обрабатываемость и высокий предел прочности при высоких температурах и применяющихся для изготовления жаропрочных деталей для газовых турбин и различных типов нагревательных печей.В частности, предлагаемый сплав предназначен для теплообменников высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением для производства стали с помощьюатомной энергии,Известен сплав 1 на основе никеля щследующего химического состава, вес, %:Углерод 0,01-0,5Титан 0,2 -5Хром . 10-40Один или болееэлементов из группы,содержащей вольфрам,молибден, алюминий,медь, железо, марганец,кремнийДо 10 25 2Бор 0,001-0,2Цирконий 0,001-0,2Никель ОстальноеДанный сплав относится к магнитныммате риалам,Недостатком его является низкая жаропрочность.Цель изобретения - повышение жаропрочности.Указанная цель достигается тем, чтов сплаве на основе никеля, включающемуглерод, хром, вольфрам, карбидообразующий металл, по крайней мере один элемент из группы, содержащей .бор и цирконий, в качестве карбидообразующего металла выбран ниобий и/или титан приследующем соотношении компонентов сплава, вес. %:Углерод 0,02-0,05Хром 19, 1-23,7Вольфрам 16,7-21, 4Ниобий и/или титан 0,2-0,6Один элементиз группы,содержащей: бор 0,014Таблица 1 Соле ржа 2 6 6 3 97110цирконий 0,03-0,11Никель Остальноепри этом общее содеркание хрома ивольфрама составляет 38-44 вес, %.Важное значение для сплавов Й 1 -Ср5- Э имеет соотношение содержанияникеля, хрома и вольфрама,Хром и вольфрам в качестве элемен- -тов, упрочняюших твердый раствор, снижают энергию дефектов упаковки сплавов и коэффициент диффузии, вследствиечего повышается прочность сплава привысокой температуре. Поэтому повышение содержания этих элементов увеличи-,вает предел прочности сплава при высокой температуре, если их содержание непревышает определенные пределы, Еслисодеркание хрома и вольфрама превышает определенные пределы, структура сплава будет неустойчивой и сплав потеряетнужные свойства.Для достижения высокой прочностипри высокой температуре общее содержание хрома и вольфрама дрлжно быть вдиапазоне 36-44 вес,%,25Влияние хрома и вольфрама на пределползучести и сопротивление разрушениюпри 1000 С и нагрузке 3 кг/мм представлено в табл, 1,В предлагаемом сплаве углерод соеЪ 30диняется с титаном или ниобием, образуякарбид типа МеС.Незначительное количество углеродаприменяется для предотвращения излишнего укрупнения зерен, однако лишнее количество углерода вступает в реакцию с35вольфрамом или хромом, которые растворяются в основе сплава с образованиемкарбида типа ИС или ИС, вследствиечего сокращается количество элементов,40упрочняющих твердый раствор, Б частности, заметно снижается долговечностьпредела ползучести. Для определения правильного содержания углерода в сплавечетыре образца сплава с содержаниемвес. %; Сг 23; % 18; Ч0,35 ф 2 г01; М остальное, в которых содержание углерода изменялось от 0,03 до 9 ф0,14 вес, %, испытывались на пределползучести при 1000 С и нагрузке3 кг/мм (табл. 2),При содержании углерода свыше0,1 вес, % предел ползучести и сопротивление разрушению уменьшается до"3/5. Чеь выше содержание углерода,тем меньше предел ползучести. Оптимальное содержание углерода в сплавесоставляет 0,03%,Титан или ниобий соединяется с углеродом, образуя карбид типа МеС, который предотвращает излишнее укрупнениезерен, Содержание титана, ниобия или ихсмеси не должно превышать 1%. Дляулучшения обрабатываемости и повышения прочности содержание этих элементовдолжно быть ограничено 0,7 вес.%.В качестве примера в табл. 3 приводится зависимость между различными сочетаниями содержания титана и ниобия ипределом ползучести и сопротивлениемразрушению при 1000 С и нагрузке3 кг/мм в сплаве, вес, %: Сг 23; Ф18; М 1 остальное.Алюминий образует тонкую окиснуюпленку на поверхности сплава, улучшаятаким образом, стойкость сплава к окислению, Содержание алюминия в предлагаемом сплаве ограничено 0,1-1,0 вес.%,предпочтительно 0,1-0,5 вес. %,В табл. 4 приведены химические составы известного и предлагаемого сплавов.Свойства предлагаемого и известногосплава приведены в табл. 5,Результаты, представленные в табл. 5,получены при 1000 оС и нагрузке3 кг/мм,Как видно из табл. 5, предлагаемыесплавы имеют больший предел ползучести и сопротивление разрушению, чем известный сплав,Предлагаемый сплав может быть использован для изготовления круглых прутков,тонколистовой стали, труб и кованых изделий, а также деталей газовых турбин илиезличных материалов для нагревательных печей.Продолжение табл, 4 Содержание элементов, весЛ) в сплаве 0,04 С,06 0,02 21,6 0,02 22,9 19,8 0,4 17,3 0,5 0,11 17,8 0)Д 0,02 23 0,06 0,06 Известный 0,03 20,5 8,5 1,2 0,003 0,4 1 формула изобретения Т аблица 5 Сплав на основе никеля, содержащий 25 углерод, хром, вольфрам, карбидообразуюший металл, по крайней мере один элемент из группы, содержащей бор и цирконий, отличающийся тем,что,с целью повышения жаропрочности, в ка- ЗО честве карбидообразуюшего металла онсодержит ниобий и/или титан при следующем соотношении компонентов сплава,вес, %; ция 62 4 5 0,02-0,019, 1-23,16,7-21,й 0,2-0,6 6 0,014 0,03-0, 118 89 ри этом общее содерж рама составляет 38-4 Источники инф принятые во внимани 1, Патент Англии М кл. 82(1) а, 1965, 10 38 Составитель Г, Дудик Н, Гришанова Техред С,Мигуноррект Редак ж 660 . Подписикомитета СССР открытий шская наб., д, 4/ тент", г. Ужгород, ул. Проектная филиал 1 0,03 23,1 18 0,4 0)02 23,3 17,5 0,3 каз 8450/80 Тира ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рау