FI103415B - Lasikuitulinkoa varten tarkoitettu seoste - Google Patents

Description

1 103415

Lasikuitulinkoa varten tarkoitettu seoste

Esillä oleva keksintö koskee seostetta, joka on tarkoitettu 5 käytettäväksi linkojen valmistukseen. Tämä seoste soveltuu erityisen hyvin lasikuituja tuottavien linkojen valmistukseen.

Tällainen linko pyörii pystyakselinsa ympäri nopeudella, 10 joka on suuruusluokkaa 800 - 4000 kierrosta/min. Sen kehä-seinämälle on järjestetty suuri joukko aukkoja. Linkoa sivuava rengasmainen polttokammio tuottaa laskevan kaasuvirran, joka kulkee pitkin lingon kehäseinämää ja vetää aukoista poistuvat lasisäikeet pienikokoiseksi lasikuiduksi.

15

Sulaa lasia viedään linkoon ja suunnataan keskipakovoiman vaikutuksesta kohti lingon kehäseinämän sisäpintaa. Sula lasi kulkee tämän seinämän aukkojen kautta. Lingon ulkopuolella tuotetut lasisäikeet vedetään sitten kaasuvirran vai-20 kutuksesta.

Lingon rasitukset ovat kolmea tyyppiä: lämpötilasokki käynnistettäessä ja pysäytettäessä, keskipakovoimista johtuva kuumavirtaus sekä lasista aiheutuva kuidutusaukkojen kor-25 roosio. Toimintalämpötilat ovat esimerkiksi suuruusluokkaa 1000 - 1200°C. Näiden lämpötilojen kohdalla lasin viskositeetti on sopiva.

Poikkeuksellisen vaativista toimintaolosuhteista johtuen 30 lingot heikkenevät käytössä jokseenkin pian. Tällaiset lingot voidaan joutua korvaamaan eri syistä. Niitä ovat kuidutushihnan deformaatio, pystysuorien tai vaakasuorien halkeamien ilmaantuminen ja aukkojen huomattava kuluminen.

35 Käytännössä linkojen vaihtamisen tavallisimmat syyt ovat ympäryskaistaleen deformaatiot, jotka ilmenevät tuotettujen kuitujen laadun heikkenemisenä. Tämä deformaatio liittyy samalla sekä 1inkoamisvaikutuksiin ympäryskaistaleella että viimeksi mainitun heikkenemiseen aukkojen eroosion johdosta.

2 103415

Korroosionkestävyyden ja muodonmuutosvastuksen paraneminen ei ole kuitenkaan erotettavissa seosteen haurauteen liittyvistä kysymyksistä. Erityisen tärkeää on estää linkojen murtuminen niiden ollessa toiminnassa. On siis tarpeen valita 5 lingon seoste niin, että saadaan yhtäältä hyvä muodonmuutos-vastus ja toisaalta siitä ei pidä tehdä liian haurasta. Näiden kahden tunnusmerkin ollessa ainakin osittain keskenään ristiriidassa on löydettävä kompromissiratkaisu.

10 Tällaisten linkojen rakenteissa ovat nikkeli- ja kromiperus-taiset seosteet yleisesti tunnettuja erityisesti patentin FR 2 459 783 perusteella. Tämä patentti esittää melko yksityiskohtaisen seoskoostumuksen pääasiallisten aineosien ja erityisesti hiilipitoisuuden suhteen.

15

Edellä mainitusta seosteesta valmistetut lingot ovat yleisesti omanneet parantuneita ominaisuuksia. Kokonaisuutena näiden linkojen kestoikä on tyydyttävä. Tämän asiakirjan tunnusmerkkejä vastaavien linkojen joukossa on kuitenkin 20 ollut sellaisia, joiden kestoikä on ollut huomattavasti alhaisempi keskimääräiseen kestoikään nähden, ilman että syytä näihin poikkeuksiin voitaisiin selittää ja niin muodoin arvata ennakolta.

25 Tämän tilanteen edessä keksijät ovat etsineet ratkaisua, joka tekisi mahdolliseksi saavuttaa järjestelmällisesti tavoitellut kestoikäominaisuudet. Keksijät ovat toisin sanoen pyrkineet poistamaan kokonaan lingon ennenaikaisesta käytöstä poistamisesta aiheutuvan haitan.

30

Mainitun tekniikan tason nikkeli-kromi -seostyppien pohjalta : keksintö esittää koostumuksen, joka käsittää painoprosent teina:

Cr 27,5 - 29,5 % 35 W 6,5 - 7,8 % C 0,69 - 0,73 %

Fe 7 - 10 % seoste omaa rakenteessaan lisäksi M2 3C<>-tyyppisiä karbideja, joissa M on kromi tai jokin niin sanottu "vastaava" metalli.

103415 3 Nämä karbidit ovat täysin hajaantuneina rakenteeseen, mikä antaa mahdollisuuden taata valmistettujen linkojen ominaisuudet mitä parhaiten.

5 Keksijät ovat itse asiassa osoittaneet metallurgisilla tutkimuksilla, joita käsitellään yksityiskohtaisemmin esimerkkien yhteydessä, että linkojen ominaisuudet ja varsinkin niiden virumiskestävyys olivat sidoksissa luonteeltaan ja morfologialtaan tarkoin määrättyjen karbidien läsnäoloon.

10 Tunnistettuaan nämä linkojen seosteen rakenne-osat keksijät ovat myös voineet korostaa olosuhteita, jotka määräävät näiden rakenneosien muodostumisen tai ainakin edistävät sitä.

Mekanismeissa, jotka ehdollistavat lingon muodostavan ainek-15 sen virumisvalvonnan, keksijät ovat siten ensiksikin todenneet karbidien ensisijaisen merkityksen. Näiden toiminta perustuu kykyyn pysäyttää metalliverkossa läsnäolevat dis-lokaatiot. Dislokaatioiden sitominen tapahtuu tehokkaasti kuitenkin ainoastaan silloin, kuin kyseiset karbidit esiin-20 tyvät riittävän hienossa ja hyvin dispergoidussa muodossa.

Sellaisten seosteiden pohjalta, joita on aiemmin käytetty johtuen niiden kyvystä vastata erilaisiin, varsinkin lujuutta ja kemiallista kestävyyttä tietyissä lämpötiloissa koske-25 viin vaatimuksiin, keksijät ovat osoittaneet, että seostees-sa jossa saadaan hyvä virumiskestävyys, karbidien tuli olla läsnä mahdollisimman korkeassa suhteessa muodossa M23Cfc, jossa M on kromi tai jokin rakenteen kannalta vastaava metal li (W, Si, Zr).

30

Keksijäin tutkimukset ovat osoittaneet näihin erityisiin karbideihin johtavien mekanismien monimutkaisuuden. Ne ovat seurausta sulan seosteen jähmettyessä sekä mahdollisten myöhempien lämpökäsittelyjen kuluessa ilmaantuvien faasien 35 erilaisuudesta.

Käytännössä lingot valmistetaan valamalla sulasta seostees-ta. Valettu linko viedään tavanomaiseen lämpökäsittelyyn rakenteen uudelleenjärjestymistä varten, jonka järjestelyn m 4 103415 saavuttamista ei valettaessa tapahtuva jähmettyminen suoraan mahdollista.

Seosteen läpikäymä lämpökäsittely vaikuttaa keksinnön mukaan 5 pääasiallisesti karbidien ilmaantumiseen ja jakautumaan matriisissa .

Alla seuraavassa käytetään nimitystä "primaarikarbidit" ja "sekundaarikarbidit” vastaavasti karbideista, jotka ilmaan-10 tuvat yhtäältä valun jälkeen ja toisaalta lämpökäsittelyn jälkeen.

Keksintö esittää seostekoostumuksen, joka käsittää kromi-ja volframisuhteen, jotka kromi ja volframi ovat spesifisiä, 15 kuten seoste esittää, lopullisessa kiderakenteessaan M23Ct-tyyppisistä karbideista, jotka karbidit tuonnempana nähtävistä syistä ovat olennaisesti sekundaarisia ja jakaantuneet homogeenisesti matriisiin.

20 Keksinnön mukaan on edullista, että kromiekvivalenttipitoi-suus ei ole yli 38 %, ja se on edullisimmin korkeintaan 37 % sekundaarikarbidien M2 3Cfc muodostuksen edistämiseksi.

Jotta säilytettäisiin toisaalta hyvä korroosionkestävyys 25 korkeassa lämpötilassa keksinnön mukaisesti on edullista, että kromiekvivalenttipitoisuus ei ole alle 35 %, eikä edullisimmin alle 35,5 %.

Jotta parannettaisiin korroosionkestävyyttä korkeassa lämpö-30 tilassa sekä virumiskestävyyttä, kromipitoisuus on keksinnön mukaan välillä 27,5 - 29,5 %, ja edullisesti 27,5 - 28,5 %.

Volframi lisää seosteen kovuutta ja virumiskestävyyttä.

Sen pitoisuus on välillä 6,5 - 7,8 %, ja edullisesti välillä 35 7,2-7,6%.

Hiili on olennainen aines karbidien muodostuksessa. Sen pitoisuus on välillä 0,69 - 0,73 %.

5 103415

Rautaa lisätään seosteen koostumukseen vähäisessä suhteessa. Se parantaa rikityksenkestävyyttä, sillä nikkeliperustaiset seosteet ovat erittäin alttiita käytettyjen lasien sisältämälle rikille. Sen pitoisuus on edullisesti välillä 7-10 5 %.

Muita aineita lisätään vielä mahdollisesti seosteen koostumukseen joko pääasiallisten aineiden mukana vietyinä jäännöksinä tai täydentävinä aineina tiettyjen ominaisuuksien 10 parantamiseksi.

Siten keksinnön mukaisesti pii vähäisenä pitoisuutena, 0,6 - 0,9 %, lisää seosteen kovuutta ja virumiskestävyyttä.

15 Keksinnön mukaisesti eräs edullinen seostekoostumus on seuraavien seossuhteiden mukainen:

Ni 54,5 - 5Θ %

Cr 27,5 - 28,5 % W 7,2 - 7,6 % 20 C 0,69 - 0,73 %

Si 0,6-0,9¾

Mn 0,6 - 0,9 %

Fe 7 - 10 % 25 Keksinnön mukaisesti sopiva lämpökäsittely mahdollistaa sekundaarikarbidien homogeenisen jakaantumisen aikaansaamisen metal 1imatriisiin, joka aiheuttaa esteen dislokaation etenemiselle matriisissa. Hyvän virumiskestävyyden suhteen keksijät ovat osoittaneet, että on edullista saada suuri 30 määrä hyvin hienoja, homogeenisesti jakautuneita sekundaari-karbideja.

Tässä tarkoituksessa keksijät ovat todenneet olevan edullisinta, että seosteen jähmettyvän valurakenteen lämpötilan-35 nousu tapahtuu nopeasti. Itse asiassa keksijät ovat todenneet hitaan lämpötilannousun aiheuttavan harvoin tapahtuvan kidealkioiden muodostumisen. Ensimmäiset tuotetut kidealkiot kasvavat ja voivat sulautua yhteen samaanaikaisesti kun viimeiset kidealkiot ilmaantuvat. Nopeampi lämpötilan kohoami- 6 103415 nen antaa mahdollisuuden välttää kidealkioiden muodostumis-mekanismin ja sekundaarikarbidien yhteensulautumisen samanaikaisuus. Edelleen pitäminen jonkin tietyn ajan verrattain korkeassa lämpötilassa edistää erityisesti näiden karbidien 5 kasvua. Korkea kidealkiomäärä mahdollistaa liian kookkaiden karbidien muodostuksen välttämisen.

Tämän käsittelyn optimointi on edullista. Tällöin on edullisinta toimia lämpötilatasolla, joka ei ole liian korkea, 10 jotta vältettäisiin karbidien yhteensulautuminen. Toisaalta matalampi lämpötilataso vastaa pitempää käsittelyaikaa.

Niin muodoin on valittava kompromissi.

Tässä tarkoituksessa on osoittautunut edulliseksi valita 15 lämpötilan nousunopeus, joka ei ole alle 3°C/min.

Tätä varten edelleenkin on keksinnön mukaisesti edullista säilyttää lämpökäsittelyn lämpötila alle 1000 C-asteessa, ja edullisesti alle 900 C-asteessa.

20 Lämpökäsittelyn kesto on näissä olosuhteissa vähintään 5 t ja edullisimmin vähintään 8 t.

Tarkempi metallurginen tutkimus on antanut keksijöille mah-25 dollisuuden paljastaa seosteen koostumuksen, erityisesti kromiekvivalenttipitoisuuden ja tarkemmin sanoen kromipitoi-suuden vaikutus yhtäältä primaarikarbidien luonteeseen ja morfologiaan (ennen lämpökäsittelyä) ja toisaalta sekundaarikarbidien luonteeseen ja morfologiaan (lämpökäsittelyn 30 jälkeen).

Keksijät ovat havainneet tutkakuvaustekniikalla, että lämpökäsittelyn jälkeen seosteet, joiden koostumus vastaa patentin FR 2 459 783 koostumusta, omaavat tyyppiä MiaC* olevia 35 sekundaarikarbideja. Näiden karbidien luonne eroaa kuitenkin seosteesta toiseen. Jotkut seosteet sisältävät hienoja Mi jCj,-tyyppisiä karbideja. Toisissa seoksissa on hienoja M2 3C6-tyyppisiä karbideja ja epäselviä M2 3C*,-tyyppisiä karbideja. Toisinaan havaitaan ainoastaan epäselviä MuC*,- 7 103415 tyyppisiä karbideja.

Näiden kunkin seosteen ominaisrakenteen vertailu on tehnyt mahdolliseksi havaita, että seosteet joiden sisältämä kromi-5 ekvivalenttimäärä on yli 38 %, sisältävät lämpökäsittelystä peräisin olevia karbideja (sekundaarikarbideja) tyyppiä M23C6 joko epäselvinä tai hienoina.

Seosteet, joiden koostumuksessa kromiekvivalentin suuruus-10 luokka on 38 %, koostuvat lämpökäsittelystä peräisin olevista M23C6~tyyppisistä, olennaisesti hienoista karbideista (sekundaarikarbideista).

Kromiekvivalenttipitoisuudella on siis suora vaikutus sekun-15 daarikarbidien luonteeseen.

Keksijät ovat lisäksi analysoineet primaarikarbidien luonteen (ennen lämpökäsittelyä) seosteen koostumuksen mukaisesti, ja erityisesti kromiekvivalenttipitoisuuden mukaan.

20 He ovat todenneet että seosteet, joiden koostumus vastaa patentin FR 2 459 783 koostumusta, jossa kromiekvivalentti-pitoisuus on yli 38 %, sisältävät samanaikaisesti epäselviä M23Ct-tyyppisiä primaarikarbideja ja teräviä M7C3~tyyppisiä karbideja. Seosteet, joiden kromiekvivalenttipitoisuus on 25 suuruusluokkaa 38 %, sisältävät morfologialtaan teräviä . M7C3-tyyppisiä primaarikarbideja.

Yhdistettäessä nämä kaksi havaintoa, yhtäältä primaarikarbidien luonne ja toisaalta sekundaarikarbidien luonne kromi-30 ekvivalenttipitoisuuden suhteen, keksijät ovat tulleet päätelmään, että primaarikarbidien (ennen lämpökäsittelyä) : luonne ehdollistaa sekundaarikarbidien (lämpökäsittelyn jälkeen) luonteen, toisin sanoen: * M7C3-tyyppiset terävät primaarikarbidit muuttuvat 35 lämpökäsittelyn kuluessa (10 t 850 C-asteessa) hienoiksi

Mj 3C6-tyyppisiksi sekundaarikarbideiksi, * M2jCfc-tyyppiset epäselvät primaarikarbidit eivät läpikäy niiden luonteeseen tai morfologiaan liittyvää muodonmuutosta lämpökäsittelyn kuluessa, oli se mikä tahansa.

8 103415

Primaarikarbidien luonne on itse välittömästi sidoksissa seosteen kromiekvivalenttipitoisuuteen.

Kriittinen kromiekvivalenttipitoisuus on 38 %. Tämän suhteen 5 yläpuolella muodostuu terävien M^Cs-tyyppisten primaarikarbidien lisäksi epäselviä M?3Ct-tyyppisiä primaarikarbideja.

Yksityiskohtaisempi kuvaus koestuksista samoin kuin selitys tutkitun seosteen kidemuutoksista jäähtymisen aikana esite-10 tään tuonnempana viitaten piirrossivuihin, joissa

Kuvio 1 on leikkaus pseudobinaarisesta kaaviosta Cr-Ni-C sisältäen 0,7 % hiiltä.

15 Kuvio 2 havainnollistaa esimerkin 1. Siihen on koottu eri koesauvojen virumiskäyrät, jotka erottuvat jähmettyneiden karbidien luonteen välityksellä (primaarikarbidit).

Kuvio 3 havainnollistaa esimerkin 5. Kyseessä on esitys 20 erilaisia lämpökäsittelyjä läpikäyneiden koesauvojen viru-miskäyristä.

Hakija on laatinut (kuvio 1) pseudobinaarisen kaavion Ni-Cr-C, joka sisältää 0,7 % hiiltä, 90 koevalun pohjalta.

25 Seosteen peruskoostumus on, kromin ja nikkelin pitoisuutta lukuun ottamatta, sama kuin patentin FR 2 459 783 koostumus. Tätä varten on käytetty TSD-tekniikkaa.

Tämä tekniikka sisältää tutkittavaa seosta olevan sauvan 30 asettamisen alumiiniputkeen. Induktori mahdollistaa 4-5 senttimetrin pituisen vyöhykkeen paikallisen sulatuksen. Lämpöpari sijoitetaan tälle tasolle lämpötilan valvontaa varten. Kun vyöhyke on sula, vedetään alumiiniputken sekä koesauvan muodostama kokonaisuus vakionopeudella. Induktorin 35 toiminta-alueelta poistuessaan neste alkaa jähmettyä yleisesti tunnetun ja vetonopeudesta riippumattoman gradientin vaikutuksesta. Kun riittävä pituus on jähmettynyt määrätyssä suunnassa, kokonaisuus jäähdytetään nopeudella 70°C/sek vesi laatikossa. Ennen tätä äkillistä jäähdytystä nestemäiset 9 103415 vyöhykkeet jähmettyvät hyvin säännölliseksi rakenteeksi, jotka erottavat ne helposti jo ennen tätä äkillistä jäähdytystä kiinteistä osista.

5 Pseudobinaarinen kaavio Cr-Ni-C on laadittu määrätyn koostumuksen pohjalta, jossa ainoastaan kromi- ja nikkelisuhteet vaihtelevät. Kromia ja nikkeliä lukuun ottamatta muiden aineiden pitoisuudet ovat painoprosentteina: hiili 0,7 % 10 volframi 7,2 - 7,6 ¾ pii 0,6-0,9¾ mangaani 0,6 - 0,9 ¾ loppuosan muodostuessa pääasiallisesti raudasta.

15 Tämä kaavio antaa laadullisen kuvauksen seosteessa esiintyvien faasien luonteesta suhteessa kromi- ja nikkelipitoi-suuteen sekä seosteen lämpötilaan.

Todetaan alaa koskeva enimmäismäärä: neste + faasi Γ (aus-20 teniittimatriisi) + M?C3-tyyppiset karbidit - (K? + L + Γ) - kromipitoisuudelle, joka on suuruusluokkaa 2Θ %, M7C3 =

Cr6(Fe,Ni)o, e W0,2 C3 terävänä.

Tämän faasikaavion ansiosta voidaan seurata läsnäolevien 25 faasien luonteen kehitystä nestefaasina olevasta koostumuksesta sen jähmettyessä.

Voidaan valita esimerkiksi erittäin hyvä koostumus, jonka kromipitoisuus on suuruusluokkaa 28 %, ja seurata läsnäole-30 vien faasien kehitystä nesteen jäähtyessä jähmettymiseensä asti .

Todetaan seuraavat muutokset (kuvio 1): • kohdassa 1 osa nestettä muuttuu austeniittiseksi 35 faasiksi: L —> L + Γ (läsnäolevat faasit: L + Γ).

Jos jäähdytystä jatketaan, loppuosa nesteestä muuttuu kohdassa 2 faasiksi K?, , tai M7C3 = Crt(Fe,Ni)0,6 Wc2 C3: 10 103415 L —> K2 (läsnäolevat faasit: K2 + Γ).

Jos siirrytään nyt kromipitoisuuteen, joka on suurempi kuin noin 28 %, vastaava nestefaasi läpikäy jäähtyessään seuraa-5 vat muutokset (kuvio 1): • kohdassa a osa nestefaasista muuttuu, kuten edellä, austeniittiseksi faasiksi (Γ): L —> Γ (läsnäolevat faasit: L + Γ): • kohdassa b osa jäljellä olevasta nestefaasista 10 muuttuu faasiksi K2 (M7C3): L —> K; (läsnäolevat faasit: L + Γ + K;).

• On olemassa ylimääräinen muutos, kohta c, mitä tulee edullisimpaan kromipitoisuuteen 28 %, joka vastaa peritektistä muutosta. Nestefaasin loppuosa muuttuu faaseik- 15 si K2 ja K3, jotka sijaitsevat kohdan c molemmin puolin: L —> K; + K3 (läsnäolevat faasit: Γ + K2 + K3).

K3 on tyyppiä M23^ jossa M;3Cfc = Cr;7(Fe,Ni)s Wi Ct., epäselvänä .

20

Seosteessa läsnä olevan kromipitoisuuden mukaisesti siinä voidaan siis havaita faasin M2 3Ct, ilmaantuminen.

Jos ylitetään kriittinen kromipitoisuuden arvo, joka on 25 suunnilleen 28 %, jähmettynyt valurakenne omaa primaarikar-bideja tyyppiä M7C3 ja tyyppiä M2 30*,.

Kromipitoisuuden 28 % kohdalla jähmettynyt valurakenne omaa primaarikarbideja, jotka ovat olennaisesti tyyppiä M^Ca 30 (Crt (Fe , Ni ) c-, 5 Ws , 2 C3) .

Tätä arvoa pienemmän kromipitoisuuden kohdalla ilmaantuu uusia faaseja.

35 Faasien luonne on tunnistettu tutkakuvauksella.

Tämän kaavion mukaisesti tutkitun seosteen kromipitoisuudel-la on ensisijainen merkitys primaarikarbidien luonteeseen ja morfologiaan.

11 103415 Tämä lopputulos on täysin sopusoinnussa edellisten tulosten kanssa, toisin sanoen kromiekvivalenttipitoisuuden vaikutuksesta primaarikarbidien luonteeseen. Itse asiassa kromiekvi-valenteiksi kutsutut metallit käsittävät pääasiassa kromia 5 ja niin sanottuja kromia vastaavia metalleja. Näiden niin sanottujen vastaavien metallien, kuten esimerkiksi volframin vaikutus ei ole merkityksetön seosteessa läsnäolevien primaarikarbidien luonteeseen.

10 Niinpä tutkijat ovat korostaneet joidenkin runsaammin kromia tai volframia sisältävien vyöhykkeiden satunnaista läsnäoloa käsitellyn seosteen rakenteen sisällä. Ilmenee siis erottumisia, jotka aiheuttavat M23C6-tyyppisten primaarikarbidien saostumisen. Keksijät selittävät tämän kromin tai volframin 15 epätasa-aineisuuden jähmettyessä tapahtuvalla ylijäämänes-teen rikastuksella näihin osiin. Niinpä kromipitoisuus rajoitetaan edullisimmin arvoon 28,5 %, jotta voitaisiin olla varmoja, ettei primaarikarbideja M23C6 saosteta.

20 Myöhempi lämpökäsittely ei muuta primaarikarbidien morfologiaa. Valmistusolosuhteet, kuten jähmettymisnopeus ehdollistettuna esimerkiksi valulämpötilal la, voivat vaikuttaa seosteen koostumuksen ohella primaarikarbidien luonteeseen ja morfologiaan.

25

Keksijät ovat suorittaneet erilaisia koestuksia korreloidak-seen havaintonsa primaari- ja sekundaarikarbidien luonteesta ja morfologiasta seosteen virumiskestävyyden kanssa, joka koestus on merkittävä lingon kestoiän ilmaisija.

30 Täten keksijät ovat havainneet, että sekundaarikarbidien . luonne vaikuttaa hyvin selvästi seosteen virumiskestävyy- teen.

35 Hienorakeisten, terävistä M7C3-tyyppisistä primaarikarbi-deista peräisin olevien sekundaarikarbidien mukanaolo antaa seosteeseen hyvän virumiskestävyyden. Sen sijaan epäselvien sekundaarikarbidien mukanaolo, jotka karbidit ovat kookkaampia, aikaansaa seosteen huonon virumiskestävyyden.

12 103415 Tämän toteamuksen eräs mahdollinen selitys on, että virunta johtuu dislokaatioiden etenemisestä läpi seosteen. Hienot sekundaarikarbidit estävät näiden dislokaatioiden etenemisen tehokkaammin kuin kookkaammat karbidit. Pienet karbidit voi-5 vat lukuisampina todellakin helposti hajaantua läpi koko seossteen.

Epäselvät, kooltaan mittavammat karbidit eivät muodosta yhtä helposti estettä dislokaatioiden etenemiselle. Viimeksi mai-10 nitut voivat helposti kiertää nämä mahdolliset esteet ja jatkaa etenemistään.

Hienot sekundaarikarbidit, jotka ovat jakaantuneina seosteen matriisiin homogeenisesti, antavat niin muodoin paremman vi-15 rumiskestävyyden kuin kookkaammat, epähomogeenisesti jakaantuneet karbidit.

Nämä tulokset todetessaan keksijät ovat siis pyrkineet optimoimaan seosteiden läpikäymän lämpökäsittelyn. Itse asiassa 20 primaarikarbidit muuttuvat lämpökäsittelyn kuluessa sekun-daarikarbideiksi.

Keksijät ovat tähdentäneet yhtäältä lämpötilan nousunopeuden vaikutusta sekundaarikarbidien kidealkioiden muodostumisessa 25 ja toisaalta ajan sekä tasolämpötilan vaikutusta näiden se-. kundaarikarbidien kasvulle.

Verrattain suuri lämpötilan nousunopeus estää kidealkioiden muodostumisfaasien ja sekundaarikarbidien yhteensulautumisen 30 samanaikaisen läsnäolon. Sekundaarikarbidien kasvua edistää matalampi lämpötilataso. Sopivan karbidikoon toteuttamisessa : lämpötilan pitoaika on sen sijaan sen pitempi mitä matalampi tasolämpötila on. Näiden kahden parametrin välille on löydettävä kompromissi.

35

Esimerkki 1 havainnollistaa seosteen koostumuksen vaikutuksen virumiskestävyyteen. Esimerkit 3-5 osoittavat alkaja lämpötilaparametrien vaikutuksen karbidien jakautumiseen matriisissa.

13 103415

Esimerkki 1

Kolme koesauvasarjaa on valmistettu niiden virumiskestävyy-den testaamiseksi. Nämä koesauvat alistetaan 35 MPa:n vetovoimaan 1000 C-asteessa, niiden muodonmuutos mitataan suh-5 teessä aikaan. Nämä kolme sarjaa omaavat vastaavasti kolme erilaista kromiekvivalenttipitoisuutta. Ne ovat läpikäyneet 10 tunnin lämpökäsittelyn 850 C-asteessa.

Kuvio 2 laatii kromiekvivalenttipitoisuuden ja seosteen 10 virumiskestävyyden välisen korrelaation.

Abskissojen akseli vastaa aikaa tunteina; ordinaattojen akseli esittää koesauvan muodonmuutoksen prosentteina. Tämä virumiskäyrä (aika-muodonmuutos) on käytännöllinen keino 15 ilmaista jonkin tietyn koostumuksen omaavasta seosteeesta valmistetun lingon kestoikätesti.

Kunkin koesauvan kohdalla saadaan kahden käyrän rajoittama kimppu, joka vastaa jonkin tietyn koostumuksen omaavien 20 koesauvojen virumiskestävyyttä.

Käyrien 1, 2 ja 3 rajaamat kimput vastaavat vastaavasti kromiekvivalenttipitoisuutta 38 %, 39,2 % ja 41,1 %.

25 Koostumus Primaari- Deformaatio Aika : ------------------ karbidien murtumisessa murtumi-

Cr W Creq luonne (%) seen (t) (%) (%) (%) 30 29 8,7 38 100 % M7C3 3-4 300 : 30,7 7,6 39,2 50 % M23Cb 50 % M7C3 4 60 - 130 35 31 9,1 41,1 100 % M 23C6 3 < 30

Muistutetaan, että Creq = Cr + W + Si + Nb.

14 103415

Karbidien luonne samoin Kuin niiden jakautuma on tunnistettu tutkakuvauksella.

Parhaat tulokset vastaavat pienintä mahdollista muodonmuu-5 tosta maksimiajassa.

Näiden tuloksista ilmenee, että yli 3Θ % oleva kromiekviva-lenttipitoisuus on haitallinen tällaisen seosteen virumis-kestävyydelle.

10 ESIMERKKI 2

Kaksi koesauvasarjaa on valmistettu seuraavasta koostumuksesta : hiili 0,69 - 0,73 % 15 volframi 7,2 - 7,6 % kromi 28,5 - 29,5 % nikkeli 54,5 - 58 % loppuosan muodostaa olennaisesti rauta.

20 Kukin koesauvasrja on läpikäynyt termisen simuloinnin laajentuman) it tari 1 la.

Lämpötilan nousunopeutta vaihdellaan vastaavasti arvosta 6°C/min ja arvosta l°C/min lämpötilaan 1000 °C asti. Tässä 25 lämpötilassa koesauvat läpikäyvät äkillisen jäähtymisen.

: Karbidit analysoidaan tällöin tutkakuvauksella.

Keksijät ovat korostaneet sekundaarikarbidien kidealkioiden muodostumista tämän lämpötilannousun aikana. Nopeus 6°C/min 30 edistää homogeenisemmin jakautunutta kidealkioiden muodostumista .

ESIMERKKI 3

Erilaisia koesauvoja on valmistettu esimerkin 2 koostumuksen 35 mukaan.

Ne ovat läpikäyneet seuraavat lämpökäsittelyt: 103415 15

Pitoaika Pitolämpötila Tulokset 10 t 850°C hienoja, homogeenisia 5 sekundaarikarbideja 4 t < aika < 10 t 950°C alkava yhteensulautuminen 4 t < aika < 10 t 1050°C alkava yhteensulautuminen 10 --------------------------------------------------------- 4 t 1190°C voimakas yhteensulautuminen

Karbidien yhteensulautuminen on haitallista virumiskestävyy-15 del le; ne eivät jakaannu tällöin enää tasaisesti matriisissa. Ne muodostavat sinne tänne kasaantumia, jotka dislokaa-tiot voivat helposti kiertää.

850 C-asteen ylittämisen jälkeen mitä korkeampi lämpötila 20 on, sen huomattavampi on sekundaarikarbidien yhteensulautuminen. Matalampi pitolämpötila tuottaa parempia tuloksia.

ESIMERKKI 4

On tutkittu lämpötilan pitoajan vaikutusta. Pitolämpötila 25 on 1000°C.

Koesauvojen koostumus on sama kuin esimerkissä 2.

Aika Tulokset 30 ----------------- -------------------------------------- < 2 t sekundaarikarbidien kasvaminen 4 t < aika < 24 t asteittainen yhteensulautuminen - karbidien pidentyminen

Alle 2 tunnin pitoaika on edullisempi hyvälle virumiskestä-vyydelle kuin tämän arvon ylittävä aika lämpötilan 1000°C suhteen. Mitä pitemmäksi aika tosiaankin kasvaa, sitä enem- 35 16 103415 män sekundaarikarbidit sulautuvat yhteen eivätkä muodosta enää estettä dislokaatioiden etenemiselle, joka on varman virunnan lähtökohta.

5 Esimerkkien 3 ja 4 mukaan on siis löydettävä kompromissi ajan ja lämpötilatason välillä lämpökäsittelyssä.

ESIMERKKI 5

Erilaisia koesauvoja on valmistettu esimerkin 2 koostumuk-10 sesta ja ne on viety virumiskoestuksiin. Kuvio 3 esittää kahden, erilaiset lämpökäsittelyt läpikäyneen koesauvasrajan käyttäyttymisen virunnassa. Käyrä 1 vastaa 10 tunnin lämpökäsittelyä 850 C-asteessa; vähäisempi deformaatio aikaansaadaan 4 tunnin lämpökäsittelyn 1000 C-asteessa läpikäyneiden 15 koesauvojen kohdalla (kuvio 2). Matalampi lämpötilataso antaa parempia tuloksia. 10 tunnin käsittelyä 850 C-asteessa vastaava kimppu siirretään kohti pitempiä aikoja vähäisempien deformaatioiden kohdalla.

20 Käsittely Deformaationopeus (kaltevuusalue II X 101) 4 t 1000 C-asteessa 1.9 - 2.3 25 10 t 850 C-asteessa 0,88 - 0.95 Lämpötilatason vaikutus virumiskestävyyteen on merkittävämpi kuin tässä lämpötilassa tapahtuvan pitoajan vaikutus (esi-30 merkit 3 ja 4). On edullisempaa toimia matalammassa lämpötilassa pitempi aika.

Tämä tulokset parantavat optimaalisen lämpökäsittelyn tehokkuutta .

Claims (11)

17 103415

1. Nikkeliperustainen seoste, joka sisältyy lasikuiduille tarkoitetun lingon rakenteeseen ja jonka koostumus sisältää seuraavat aineosat painoprosenttisuhteissa: 5 Cr 27,5 - 29,5 % W 6,5 - 7,8 % C 0,69 - 0,73 % Fe 7 - 10 % 10 sekä valinnaisesti Si:tä ja Mn:a, kumpaakin painoprosent-tisuhteessa 0,6-0,9 %, loppuosan ollessa olennaisesti nikkeliä, jonka kiderakenteessa on M23Cg-tyyppisiä karbideja, jotka ovat olennaisesti sekundaarisia, pienijakoisia ja 15 homogeenisesti jakautuneita seosteeseen, jolloin M edustaa kromia ja/tai ainakin yhtä seosteeseen sisältyvää "ekvivalenttia" metallia, jolloin ekvivalenttikromin pitoisuus ei ylitä 38 %.

2. Legering enligt patentkrav 1, väri sammansättningen omfattar en andel av ekvivalentkrom (krom och/eller ätminstone en ekvivalentmetall), som är mellan 35 - 38 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seoste, jonka koostumus käsittää ekvivalenttikromisuhteen (kromia ja/tai ainakin yhtä ekvivalenttimetallia), joka on välillä 35 - 38 %.

3. Legering enligt patentkrav 2, väri sammansättningen 25 omfattar en andel ekvivalentkrom som är mellan 35,5 - 37 %.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen seoste, jonka koostumus . 25 käsittää ekvivalenttikromisuhteen, joka on välillä 35,5 - 37 %. 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seoste, jonka koostumus on olennaisesti: 30 Ni 54,5 - 58 % Cr 27,5 - 28,5 % W 7,2 - 7,6 % C 0,69 - 0,73 %

35 Si 0,6 - 0,9 % Mn 0,6 - 0,9 % ;· Fe 7 - 10 % 1β 103415

4. Legering enligt nägot av de föregäende patentkraven, väri sammansättningen är väsentligen: 30 Ni 54,5 - 58 % Cr 27,5 - 28,5 % W 7,2 - 7,6 % C 0,69- 0,73%

35 Si 0,6 - 0,9 % Mn 0,6 - 0,9 % Fe 7 - 10 % 20 1 0 3 4 1 5

5. Centrifug avsedd för glasfiber, kännetecknad av att den bestär av en legering enligt nägot av patentkraven 1-4 erhallen medelst gjutning och värmebehandling.

5. Lasikuiduille tarkoitettu linko, tunnettu siitä, että se koostuu jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisesta seos-teesta, joka on aikaansaatu valun ja lämpökäsittelyn avulla. 5

6. Centrifug enligt patentkrav 5, kännetecknad av att den efter att ha framstallts medelst gjutning av legeringen utsätts för en värmebehandling omfattande en höjning av temperaturen till en bestämd niva, en temperaturnivä samt en tid under vilken temperaturen halls vid denna niva, 10 vilka är valda sa att de medelst gjutning erhallna primära karbiderna överförs tili väsentligen sekundära karbider, vilka icke är voluminösa och är homogent fördelade.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen linko, tunnettu siitä, että kun se on valmistettu valamalla seosteesta, siihen kohdistetaan lämpökäsittely, joka käsittää lämpötilan nostamisen tietylle tasolle, lämpötilatason sekä lämpötilan 10 pitoajan tällä tasolla, jotka on valittu siten, että valamalla saadut primäärikarbidit muuntuvat olennaisesti se-kundaarikarbideiksi, jotka ovat tilavuudeltaan pieniä ja homogeenisesti jakautuneita.

7. Centrifug enligt patentkrav 6, väri hastigheten för 15 temperaturhöjningen är vald sä att den är tillräckligt stor för att undvika samtidig närvaro av bildningsfaser för kristallisationskärnor och sammansmältning av karbiderna .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen linko, jonka lämpötilan nousunopeus on valittu riittävän suureksi, jotta vältettäisiin kidealkioiden muodostumisfaasien ja karbidien yhteensulautumisen samanaikainen läsnäolo.

8. Centrifug enligt patentkrav 6 eller 7, väri tempera turhö j ningen vid värmebehandlingen sker med en hastighet av minst 3 °C/min.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen linko, jonka läm pökäsittelyn lämpötilannousu tapahtuu nopeudella, joka on vähintään 3 °C/min.

9. Centrifug enligt nägot av patentkraven 6-8, känneteck-25 nad av att temperaturnivän vid värmebehandlingen icke '· överstiger 1000 °C och är företrädesvis under 900 °C.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen linko, tunnet-25 tu siitä, että lämpökäsittelyn lämpötilataso ei ylitä \ 1000 °C ja on edullisesti alle 900 °C.

10. Centrifug enligt nägot av patentkraven 6-9, väri värmebehandlingen upprätthälls under minst 5 timmar vid tem- 30 peraturnivän.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen linko, jonka lämpökäsittelyä pidetään vähintään 5 tunnin ajan lämpö- 30 tilatasolla.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 5-10 mukainen linko, jonka lämpötilakäsittelyn kestoaika on vähintään 8 tuntia. „ 103415 l. Nickelbaserad legering som ingär i konstruktionen av en centrifug för glasfibrer och vars sammansättning inne-fattar i viktprocentandelar följande komponenter: 5 Cr 27,5 - 29,5 % W 6,5 - 7,8 % C 0,69 - 0,73 % Fe 7 - 10 % 10 samt mojligen Si och Mn, vardera i en viktprocentandel av 0,6-0,9 %, varvid äterstoden utgöres väsentligen av nickel, vars kristallstruktur uppvisar karbider av M23C6-typ, vilka är väsentligen sekundära, finfördelade och 15 homogent fördelade i legeringen, varvid M betecknar krom och/eller ätminstone en i legeringen ingäende "ekvivalent" metall, varvid halten av ekvivalentkrom ej överstiger 38 %.

11. Centrifug enligt nägot av patentkraven 5-10, väri tiden för temperaturbehandlingen är minst 8 timmar.