CS241811B1 - Způsob výroby litých žárupevných slitin, precipitačně vytvrditelných fází NÍ3(A1, Ti) - Google Patents

Abstract

Způsob výroby litých žárupevných silitin, (precipitačně vytvrditelných fází N13 (AI, Ti) ha bázi žeileíza a/nebo niiklu, iu nichž obsah kyslíku a síry nepřevyšuje 0,001 % hmot., la které ise vyrábí v indukčních vakuových Ipecích vybavených korundovým tavícím kelímkem. Podstata vynáleizu spočívá v tom,, lže se (po des,oxidaci 'taveniny uhlíkem přidá Ido· taveniny vápník a/nebo hořčík ve formě slitiny SiCa nebo NiMg v množství od 0,005 do 0,05 % hmot.

Description

fází NÍ3(A1, Ti) i e i Způsob výroby litých žárupevných silitin, (precipitačně vytvrditelných fází N13 (AI, Ti) ha bázi žeileíza a/nebo niiklu, iu nichž obsah kyslíku a síry nepřevyšuje 0,001 % hmot., la které ise vyrábí v indukčních vakuových

Ipecích vybavených korundovým tavícím kelímkem. Podstata vynáleizu spočívá v tom,, lže se (po des,oxidaci 'taveniny uhlíkem přidá

Ido· taveniny vápník a/nebo hořčík ve formě slitiny SiCa nebo NiMg v množství od

0,005 do 0,05 % hmot.

Vynález síe itýlká způsobu výroby litých žárupevných slitin na bázi železa a/nebo niklu, 'precipitačně vytVrdltelnýoh fází Ni3 (AI, Ti) v indukčních vakuových pecích, vybalených korundovým tavícím kelímkem, kterým lze doisáhnouit obsahů kyslíku i síry pod 0,001 % .hmot. ve islitině a při němž Slitina nabývá vysokých plastických i pevnostních charakteristik.

i Významné omezení při zvyšování plastických a pevnostních charakteristik žárupevných slitin na báizi železa a/nebo niklu precipitačně vytvrditelných fází Ni3(A'l, Ti) představují zejména vyšší obsahy kyslíku a isíry v těchto slitinách. Kyslík i síra se ukládají zejména na hranicích zrn .slitin ve formě kysličníků či sirnílků a podstatně snižují adhezi těchto hranic. Kyslík dále vytváří kyslličníkové blány, které jsou v odlitku velmi obtížně identifikovatelné, vlastnosti odlitku však zhoršují drastickým způsobem. Pronikavého zlepšení vlastností slitin je možno dosáhnout, jak ukázaly výsledky experimentu, tehdy, j,sou-ili obsahy kyslíku i síry ve slitině sníženy pod 0,01 % hmot., což však nelze dosáhnout žpůsoby obvyklými v současné době.

¹ Kyslík se do slitiny dostává jednak z legur,, jako je chrom, titan, hliník apod., ale také z vnitřního prostředí vakuové pece, ve které je slitina tavena. I při relativně vysokém vakuu, jakého se u provozních vakuových pecí dosahuje, existuje vždy ve vnitřními prostoru pece jistý obsah kyslíku, kterým se tavenina může sytit. Kyslík proniká do pece netěsnostmi pecního vakuového agregátu, iz fyzikálně adsorbovaných plynů ve vyzdívce tavícího kelímku a na stěnách vakuové komolý, z fyzikálně a chemicky vázaných plynů ve vsázkových surovinách, či ve ‘vratném materiálu, který je kontaminován Zbytky forem, z kysličníku hlinitého a křemičitého, apod. V závěru metalurgického cyklu přípravy itaveniny k lití se proto používá rafinace roztavené lázně pomocí tzv. uhlíkové reakce, během které uhlík obsažený v tavenině nebo do ní záměrně přisazený reaiguje s méně stabilními kysličníku. Jejím· výsledkem· jsou redukované kovy a plynný produkt, který je od•sáVán vývěvami z pecního agregátu.

‘ iNéjčdsitěji se žárupevné slitiny na bázi Železa a/nebo .niklu taví v indukčních vakuových pecích, kde tavící kelímek je zhotoven z keramické hmoty na bázi kysličníku hlinitého. V provozních vakuových pecích používaných k těmto účelům se dosahuje v tavící komoře vakua 0,1 až 10 Pa. Tím je ovšem limitován i stupeň rozkladu kysličníků obsažených v tavenině. Další ohiezenlí představuje skutečnost, že při intentzilvní desoxidaci pomocí uhlíkové reakce se [rozkládá hmota tavícího kelímku z kysličIníku hlinitého. Výsledkem! zmíněných omezení je skutečnost, že připravená slitina obsahuje více nežli 0,002 % hmot. kyslíku, i Nízkého obsahu síry se při indukčním vakuovém· tavení žárupevných slitin na bázi Železa a/nebo niklu dosahuje výběrem vsázkových surovin s níZkým obsahem síry. Během tavícího 'procesu obsah síry není dále kontrolován. Při současné praxi se obsah šifry ve slitinách pohybuje zpravidla nad 0,002 % hmot., často· však nad 0,004 % hmot., což je z hlediska užitkových vlastností slitin nepříznivé.

< Uvedené nedostatky odstraňuje způsob •výroby litých žárupevných slitin na bázi Železa a/nebo niklu podle vynálezu, u nichž •obsah kyslíku a síry nepřevyšuje jednotlivě 0,001 % hmot., a které jsou precipitačně Vytvrditeilné fází Ni3(Al,Tij, a které se ivytáhí v indukčních vakuových pecích vybavených korundovým tavícím kelímkem. •Podstata vynálezu spočívá v tom, že se po desoxidaci taveniny uhlíkem do taveniny [přidá vápník a/nebo hořčík v množství 0,005 až 0,05 % hmot.

Množství přišazovaného vápníku a/nebo hořčíku jie možno měnit v- závislosti na původním obsahu kyslíku a síry ve vsázkovém materiálu a natékání vakuového systému tavící ‘pece.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že přisazený vápník a/nebo hořčík, jakožto· prvky s vyšší afinitou ke kyslíku nežli zejména hliník, rozloží kysličníky naredukovateilné uhlíkovou reakcí za vzniku komplexního silikátu hliníkovápenatého, resp·. hlinitoihořečnatého, který spolu s produktem další reakce se sírou, síranem vápenatým, resp. síranem hořečnatým je vyplaven na povrch hladiny taveniny. Produkty mají viskózní, sklovitý charakter, •snadno se působením povrchového napětí •stahují ke stěně kelímku, na které ulpí a •nejsou při odlévání strhávány do dutiny •formy. Postupem dle vynálezu lze vyrobit s téměř 100 % jistotou odlitky bez nemetalických ihkluzí typu oxidických blan, přičemž lze zaručit, že obsahy kyslíku i síry ve slitině, ze které ,je odlitek vyroben, nebudou přesáhovat každý 0,001 % hmot.

Při tak inízkýicih obsazích kyslíku a síry •vykazuje slitina vynikající užitné mechanické vlastností, které se často pohybují vysoko nad vaaistnoštml slitiny vyrobené bez přisuzování vápníku a/nebo hořčíku, i Způsob výroby litých žárupevných slitin [podle vynálezu a účinky způsobu jsou blíže •osvětleny v následujícím příkladu. Příklad ’ ' ' Při tavení série osmi taveb slitiny 1, šesti taveb slitiny 2 a tří taveb iSlítiny 3, jejichž chemické složení je uvedeno v tabulce I., bylo použito způsobu podle vynálezu, a to tak, že po desoxidaci 'taveb uhlíkem bylo do Itaveb přidáno 0,005 až 0,05 % hmot. vápníku a/nebo hořčíku, a to· ve formě slitiny •SiCa (32,5 θ/ο Ca] nebo NIMg (17,1% Mg). Velikost přídavků vápníku a/nebo hořčíku ^fdo jednotílivých taveb slitin 1 až 3 je uvedeina v tabulce II.

' Všechny tavby vyhověly při 'Zkouškách (pevnosti při tečení, tj. u slitiny 1 čas ido loImu zkušebních tyčí z taveb vyrobených a (zatížených naipětím 270 MPa při teplotě ΘΟΟ °'C /přesáhl 40 h, u slitiny 2 čas do lomu Zkušebních tyčí z taveb vyrobených a zatížených napětím 294 Μ/Pa při 'teplotě 900 °C (přesáhl 40 h a u slitiny 3 čas do· lomu zkušebních tyčí z taveb vyrobených a zatíže(nýcih napětími 290 MPa při teplotě 700 °C (přesáhl 66 h. Výsledky zkoušek 'pevnosti při tečení jednotlivých pokusných taveb jsou (uvedeny v tabulce III. Ve sloupci „výsledky •zkoušek“ značí t čas do lomu zkušebních tyčí v hodinách, As je tažnost v % (poměr H :d = 5). Piolkud zkoušky byly vedeny jen ido předepsané min. doby a nikoli až do ilotnu, není v tabulce III uvedena hodnota tažhosti A. Jaik hodnoty čásů do lomu, tak hod•noty taižností v tabulce III. jsou u všech pokusných taveb dané slitiny vysoce nadprůměrné ve srovnání s hodnotami taveb běžné (produkce stejné slitiny, u nichž nebyl v průběhu tavení přidáván vápník a/nebo hořčík.

U žádné z pokusných taveb nepřevýšil (obsah kyslíku i síry 0,001 % hmot., jak je doloženo v tabulce I.

Claims (1)

1. pRedmet

   Způsob výroby litých žárupevných slitin, precípítačně vytvrdiitelných fází Ni3 (AI, Ti) ha bázi železa a/inebo niklu s obsahem kyslíku a síry nepřevyšujícím jednotlivě 0,001 procent hmot. v indukčních vakuových pevynAlezu cích vybavených korundovým tavícím kelímkem, vyznačený tím, že se po dies,oxidaci taveniny uhlíkem do tav-eniny přidá vápiník a/nebo hořčík v množství 0,005 až 0,05 % hmot.