Сплав на основе никеля

(И) ( 05 С 22 С 19/05 ЕН ОПИСАНК ПАТЕНТУ на основе ни использован овиях, напри ел я ер овнем техники в держать, среди едь, молибден и ти, применение чена из-за больия хрома, кремответствии с име табл.1, почти вс других элементо кремний. По бо сплавов в виде ли шого суммарногония, углерода и м щимся ур могут с хром, м ьшей час ья ограни соде ржан ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ(57) Предлагается сплавпредназаченный длясверхокислительных усл Изобретение относится к сплавам на основе никеля, содержащим хром, кремний,медь и, возможно, другие элементы для получения ценнцх технологических характеристик при использовании в жестких условияхкбррозии и высоких температур,В табл.1 приведен ряд сплавов в соответствии с действующими сейчас патентами, Все составы в таблице и в формулеизобретения даются в процентах по массе(мас,), кроме специально оговоренныхслучаев, Каждый сплав в общем случае обес. Печивает прекрасное сопротивление корро-.зии, или прекрасную пластичность сварногошва, или прекрасную ударную вязкость по. Шарпи, или прекрасные характеристики упрочнения при старении. Некоторые сплавымогут обладать более чем одним из указанных качеств; однако ни один из них не обладает сочетанием всех этих качеств.Композиции сплавов на основе никеля всосреде серной кислоты, дымящей азотной , кислоты, хромовой кислоты и в смесях, со-. держащих дихромовую кислоту. Сплав обладает высокой прочностью и может быть дисперсионно упрочнен. Термическая устойчивость и свариваемость отличные.Сплав обладает в высокой степени устойчивостью против точечной коррозии. Номинальная композиция содержит мас.: .около 20 хрома; около 2 меди; около 2 железа; около 2 молибдена; около 5 кремния, никель плюс нормальные примеси - остальное. 3 з. и, Ф-лы. 6 табл,Целью изобретения является обеспечение сплавов на основе никеля с высоким сопротивлением коррозии в окислительных средах в условиях отжига, сварки и термического старения,Кроме того, сплавы согласно изобретению не только обладают высоким сопротивлением коррозии, но также имеют высокую термическую стабильность и сопротивление деградации механических свойств в результате происходящих при старении или тер - момеханической формовке структурных изменений.Результатом реализации изобретения является создание сплавов, устойчивых против коррозионного растрескивания под напряжением в хлоридных средах в условиях дисперсионного упрочнения.Сплав имеет структуру твердого раствора на основе никеля, и могут быть легко получены в виде отливки или. поковки и подвергнуты затем холодной обработке давлением, и которые в равновесном состоянии гомогенны.В соответствии с данным изобретени= ем, вышеуказанные преимущества достигаются за счет тщательного контроля содержания основных компонентов в широких пределах, указанных в табл.2, Все экспериментальные сплавы содержали необязательные элементы, алюминий, углерод, ниобий, кобальт, железо, азот, титан и вольфрам в основном, в пределах, представленных в табл.2. В большинстве случаев эти элементы преднамеренно не добавляли, и содержание их находится в пределах нормального уровня примеси.Сплавы устойчивы по отношению ко многим различным окисляющим кислотам в интервале концентраций и температур. Как показали испытания сварного соединения на изгиб, они проявляют прекрасную пластичность сварного шва. Термическая устойчивость, как показали результаты испытания на ударную вязкость по Шарпи, очень высока. Сплавы отличаются хорошими характеристиками упрочнения при старении. Сплавы также устойчивы против .коррозионного растрескивания под напряжением в условиях упрочнения при старении.Примеры и результаты испытаний.Коррозия.Проведен ряд испытаний для определения влияния на коррозию хрома, кремния, молибдена и меди. Во многих патентах показан благоприятный эффект хрома и кремния на устойчивость по отношению к сильно окисляющим растворам, таким как концентрированная серная. кислота. Однако оказа- лось, что требуемое содержание кремния является очень важным параметром и зависит от содержания хрома. Как показано в табл,З, в сильно окислительных средах (среды В в табл.З) сопротивление сплавов коррозии тем выше, чем больше содержание кремния. В,несколько менее окисляющих средах (среды А и С) скорость коррозии сувеличением содержанйя кремния проходит через максимум, причем малые количества кремния (до 3) .сказываются отрицательно, более высокие - положительно, В кислотах с еще менее окисляющим действием, таких, как среды Д в таблице 3,кремний вреден, а хром дает положительный эффект. Следовательно, соотношение количеств хрома: кремний должно находиться в определенных пределах, для того,чтобы сплав был коррозионно-устойчив вшироком диапазоне сред.Кроме того, видно благоприятное действие молибдена и меди на устойчивость по 10 отношению к 90 Н 2304 (среда типа С), Вэтой среде особенно положительно действие меди, Однако слишком высокое содерщание меди (свыше 3,5) вр.едносказывается на сопротивлении точечной 15 коррозии и на технологичности. Для достижения оптимального положительного эффекта, рекомендуется, чтобы максимальноесодержание меди не превышало 3,0;предпочтительно содержание 2 ф.20Пластичность сварного шва,Сплавы такого класса характеризуютсявысокой степенью свариваемости. Проводили.ряд испытаний, как показано в табл.4.Пластичность сварного шва на изгиб опре 25 деляли по хорошо известному способу йспытания с радиусом прогиба 2-Т,Результаты испытания указывают, что отношение содержания никеля и железа должно .быть больше 1,0. Отношение меньше 1 ха 30 рактеризует славы на основе железа, например, стали типа 20 и стали, полученныедуплекс-процессом, которые не устойчивыпо отношению к различным сочетаниям кислот.35 Известно, что кремний в нержавеющихсталях и в некоторых никелевых сплавахприводит к возникновению растрескиванияи снижению пластичности сварных швов.Однако, сплавы по данному изобретению40 проявляют в этом смысле удивительную ус-тойчивость при условии, что содержание никеля превышает некоторую величину. Это. является основной отличительной чертойданного изобретейия.45 Результаты испытания сварных швов наизгиб приведены в табл.4, откуда видно, чтопри малом содержании никеля (менее примерно 12 ф) или если оно превышает опре-деленный уровень (примерно 25) сварные50. швы успешно выдерживают испытание на2-Т изгиб, При содержании никеля ниже12 ф (в сплавах 20 Сг, 12 Со, 531) микроструктура сплава показывает присутствие феррита, а хорошо известно что присутствие55. малых количеств феррита на начальной стадии затвердевания сварного шва способствует его пластичности, Однако, это условиене выполняется для гомогенных твердйхрастворов на основе никеля, соответствую-,щих данному изобретению. В то время какмалые количества феррита в нержавеющих сталях способствуют устойчивости против растрескивания при сварке, присутствие феррита может увеличивать растрескивание при воздействии температур 1600.Е, 5 что встречается в операциях горччего формования. Однако сплавы с высоким содержанием никеля устойчивы к растрескиванию и при этих температурах.Термическая устойчивость. 10 Термическую устойчивость ряда сплавов проверяли испытанием на удар после того, как подвергали воздействию температуры 1600 С в течение 6 мин и 30 мин. Ре.- зультаты испытаний приведены в табл,5, 15 Данные показывают, что сплав согласно данному изобретению (сплав 5-8 обладает достаточной ударной вязкостью, хотя образцы были малого размера. Сплав 5-9 в соответствии с данным изобретением вы держивали при 1600 Р в течение шести минут и одного часа. Оба сплава обладали хорошей ударной вязкостью по сравнению со сплавом (20 - Ее) х (Я - 3), который дал величину менее 5.Железа должно быть ме нее 19;Дисперсионное упрочнение (упрочнение при старении).Да.;ьнейшим преимуществом данных, сплавов является способность существенно 30 упрочняться при тепловой обработке. Действие кремния аналогично алюминию и титану, но имеются значительные различия. 35 Для сплавов кремния температура старения, необходимая, чтобы вызвать упрочнение, ниже, что облегчает их дисперсионное упрочнение. Содержание железа должно 40 быть ниже примерно 19, а кремния - больше 3. Для того, чтобы наблюдалось упрочнение, величина (20 - Ге) к (Б 3) должна быть больше 5. Данные приведены в табл,б.Экспериментальные образцы сплавов в соответствии с данным изобретением изготавливались в виде фольги, отливок, сварных материалов и тому подобных беэ технологических затруднений. Сплавы данного изобретения могут быть получены в форме литых, кованых порошкообраэных продуктов, а также в виде частиц для использования в процессах сварки и в сварных конструкциях.Ф".ормула иэобретения 1. Сплав на основе никеля, содержащий хром, железо, кремний, молибден и медь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости иударной вязкости, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас. : хром 11,0-29,0; железо 0,12 - 19,0; кремний 3,5 - 6,5; молибден 1,0 - 6,5; медь 1,0 - 3,0; никель остальное, при выполнении массового соотношения (2 Д - Ее) х (3 - 3)5.2. Сплав по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент, выбранный иэ группы, содержащей, мас,о ; алюминий 0,01-1,5; углерод 0,002-0,10; ниобий 0,05 - 3,0; кобальт 0,01 - 15,0; титан 0,01-2,0; вольфрам 0,01-2,5,3, Сплав по п 1; о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выполняются следующие соотношения: 2 51/Сг = 0,35 - 0,5; Ю/Ее2.4. Сплав по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он имеет структуру кованого, литого порошкообразного или сварного материала.1819292 вблицл Сплави постигнутого уровню техники Состав, е еес.Ф 2,938, 786 4,836, 985 2,03,855 2,821,474 3,758,296 4,033,767 АлюминийУглеродНиобмй.05 в.25 до .03 до .11 30"354-7,52,5-8Зе 25 ЗюгЗа ав 7,5 2,58 до 25 е 3,5 ае 5,25 19-26 3"ЭЗ 9 взо 20 30 Хфм 1,227 еа Кобальт ае 7Таблица 2 сплвви по двниэну изобретению е Состав, насАе М еЛромелуточний Лредпочтительинтер нй интервал Тиличце сппави Фирокийинтервал Алюминий Угле фд 20 25 Хром 22 Кобальт 21,8 23 4,6 1,8 1,8 Надь 2,20,12 Запева Наргвнецазпибден до1 е 5 3,0 3,0 2,8 до 0,1 Азот ост,НикельКремнийТитамВольЕрам ост, /5,0 ест. ост. ест 4-6до 1по 1 8,5-5,5Ло 0,2ло 0,5 5,0 5,2 5,00 5,2 Отноеение кремниюк крону бопьае 2 Бопьюв 5 2 0,33 е 0,6(20 Уе) к( -3) Отноеение ииквпю клепету г ее еа вве ю Никель плюс принеси до 1,52до 006до ЭФ1-29до 201-35до 19до 21 в 6,5Ло 0,28ост.35-6.52до 2до 25 до 0,5до О,еадо 1,016-23до 101 ез1 е 10 до 0,3до 0,02Лэ 0,3(АЗТ 0-20 А 7 яцая авы по данТабли,не-растрескивается,не растрескивавтся,1,00 . .не растрескивается, ппо1,00не растреакизается, п1,001,00 ка изогнут,а изогнут,0,61 5 10 20; 00 21, ТО 20,40 53 ОО 53,00о,1 а скость 0,5 скость 0,5 скость 05 скость 05 4 90 4,О 5,00 ае 7 а 8 11,700,001601,80 10,0 2 4"94-14"14 74, 1 О 5,50 5,80 5,66 1 Э,2 9 7 скость О,О,419.64 95 20,2919,7 Е 2 64,7 0 13в пиону Сплавы поИспытаны изобретению с радиусон прог1819292 Таблица 5 флмлиие никеле ебельтае палева и крееел на териечеескуо устойчивость е Т е е е е О е ваваев Ьмбден едь Кобальт Хром Отлове никеля ивлеву у дариал еяакосПерон образцов7"обраэнин чадре Г 1,60 1,70 10,0 еве е00 У/30 иинееее в 600 У/6 ни авве 51 52 53 54 5"5 56 57 аваев в ееее 7,7520-Уе)х(И-Э) балы Хрома балеар Ьпибде Никель ние П,Т ий П,Т;отоеиенник об"резцов . 0,26 Я.Т.О 22 КбгИОО 7 ОЕВЕчас еличе Е 1К 81 в ааааа авве авве ее в ЭЭ,Вф 5 У,711,6.Составитель Е,НосыреваТехред М.Моргентал орректор Н,Ре едакто Заказ 190)0 . .ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приГКНТ СССР 113035. Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага изводственн 21,60 0,10 0,062176 02200020,29 9,45 0,002176 1,62 0,0021,689,37 2992155 4,76, Овфо.йа 73 1,753.002,73 1,6 2.9621.ЭО 1,87 2,732,66 . 0,9 . 65619,5 ф 4 . 04919,66 О, И 0,002,99 0,12 2,6421,43 О, И 2 762396 011 0,002140011 00021; 73 0,11 0,001752 00 О 00