PL33300B1 - Stop odporny na dzialanie ciepla w wysokich temperaturach oraz sposób wytwa¬ - Google Patents

Description

Do wyrobu elementów oporowych i czesci konstrukcyj, narazonych na dzialanie cie¬ pla w wysokich temperaturach, stosowano dotychczas glównie stopy dwóch rodzajów.Do stopów pierwszego rodzaju nalezy np. stop austeinitowy niklowo-chromowy, wy¬ kazujacy przy dluzszym uzyciu trwalosc w wysokiej temperaturze. Jednakze odpor¬ nosc takiego stopu na dzialanie plomienia jest ograniczona. Ponadto podlega on szko¬ dliwemu dzialaniu siarki i polaczen siar¬ kowych.Do drugiego rodzaju stopów naleza sto¬ py ferrytyczne np. stop zelazo-chromo- wy, niekiedy z domieszka aluminium, kobaltu i niklu. Ponadto mógl on za¬ wierac w mniejszej ilosci krzem, man¬ gan i inne domieszki, które zwykle wystepuja w stali jako zanieczyszcze¬ nia. Odpornosc na dzialanie ciepla sto¬ pu ferrytycznego, zwlaszcza zawieraja¬ cego kobalt, przewyzsza znacznie odpor¬ nosc stopów austenitowych. Stopy ferry¬ tyczne posiadaja jednak te wade, ze wy¬ kazuja sklonnosc do przybierania struk¬ tury ziarnistej pod dzialaniem ciepla w wysokich temperaturach, wskutek czego stop po dluzszym ogrzewaniu staje sie kru¬ chy, co daje sie szczególnie zauwazyc po ochlodzeniu go do temperatury pokojowej.W celu zmniejszenia sklonnosci stopu do przybierania struktury ziarnistej, pod¬ daje sie go obróbce cieplnej, polegajacej na ogrzewaniu i ochladzaniu go, wskutek czego nastepuje regeneracja struktury ziarnistej.Doswiadczenia wykazaly, ze jesli do wspomnianych wyzej stopów typu ferry- tycznego doda sie silnie rozdrobniony skladnik, który nie rozpuszcza sie w sto¬ pie nawet w wysokich temperaturach, to wówczas sklonnosc stopu do przybierania struktury ziarnistej zmniejsza sie albo zu¬ pelnie znika. Konieczne jest przy tym za¬ stosowanie tego skladnika w znacznej ilos¬ ci i równomierne rozmieszczenie go w ca¬ lej masie stopu. Czastki tego skladnika winny stanowic tlenki, wegliki i siarczki.Jako czastki wyzej wspomnianego skladnika rozumiec nalezy takie czastki, które przy ogrzaniu do wysokich tempera¬ tur nie podlegaja zadnym zmianom i które nie rozpuszczaja sie w masie podstawowej.Uzyskanie zamierzonego wyniku jest uwa¬ runkowane obecnoscia czastek w stanie niezmienionym w stopie takze w najwyz¬ szych temperaturach, gdy sklonnosc do przybierania struktury ziarnistej najbar¬ dziej wzrasta.Dodawac rozdrobnione skladniki mozna badz do roztopionego stopu lub tez wpro¬ wadzac je w stanie sproszkowanym przez obróbke cieplna przy otrzymywaniu stopów przez spiekanie. W obydwóch przypad¬ kach nalezy dodawac powyzsze skladniki w stanie drobno rozdrobnionym.Przy otrzymywaniu stopu przez topienie mozna rozmiescic w masie podstawowej stopu czastki tych skladników w formie wydzielonej takze i przez to, ze materialy podstawowe, z których sie one skladaja, dodaje sie do topliwa w ilosciach doklad¬ nie odmierzonych, przy zachowaniu scis¬ lych proporcyj wzajemnych.Jesli jako skladniki stosuje sie np. sproszkowane tlenki, to mozna wprowa¬ dzac do roztopionego stopu dokladnie od¬ mierzona ilosc tlenu oraz silnie, utlenia¬ jacego sie metalu, przy czym otrzymuje sie produkty reakcji w formie rozdrobnionych tlenków. Wzmozenie zawartosci tlenu w stopie mozna osiagnac np* przez zasto¬ sowanie obfitujacych w tlen zuzli, przez wdmuchiwanie tlenu, przez dodanie mate¬ rialów wydzielajacych tlen lub tez w ten sposób, ze zwieksza sie cisnienie otaczaja¬ cej atmosfery, zawierajacej tlen.Obydwa te sposoby, mianowicie dodawa¬ nie gotowych skladników do stopu lub two¬ rzenie tych skladników w samym stopie, moga byc stosowane lacznie.Jako materialy do wytwarzania tlenków okazaly sie szczególnie odpowiednie Li, Ber Mg, Ca, V, Sr, Zr, Ba, Ce, Ta, Ti, Th, oraz inne metale znane jako silnie tlenkotworcze.Jako ciala wytwarzajace weglik okazaly sie szczególnie odpowiednie V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Ti, Th.Jako zas ciala wytwarzajace siarczki okazaly sie szczególnie korzystne Li, Mg, Ca, Sr, Ba,Ce. • * Niektóre z posród powyzszych metali, w razie rozpuszczenia ich w masie podsta¬ wowej stopu, oddzialywuja ujemnie na od¬ pornosc stopu na dzialanie ciepla w wy¬ sokiej temperaturze. Nalezy zatem zwazac,, aby w przypadkach uzycia tych metali, ca¬ la dodana ich ilosc zostala zuzyta na wy¬ tworzenie tlenków, siarczków lub weglików.Ilosc dodawanych lub wytwarzanych w stopie skladników moze wahac sie w sze¬ rokich granicach. Celowe jest uzycie ich w ilosci 0,05% — 10°/o, do wytwarzania tlenków, okolo 0,075% — 10% przy wytwa¬ rzaniu siarczków, przy wytwarzaniu zas weglików okolo 0,2% — 10°/o.Zasadniczy sklad chemiczny stopu jest nastepujacy.Chrom 10% — 40%, krzefcn 0,2%—2,5%, oraz jeden lub wiecej metali z grupy ze¬ laza w ilosci dó 80 % przy czym kobaltu lub niklu moze stop zawierac tylko tyle, aby zachowal swój charakter ferfytyczny.Ponizej podano sklad chemiczny stopów, posiadajacych zalmierzone przez wynala¬ zek wlasciwosci. Stopy te wytkazuja struk¬ ture zwiezla po studniowym ogrzewaniu ich w temperaturze 1200°C. - 2 -Tablica 1.Nr la 2a 3a 4a 5a . 6a 7a 8a 9a JOa C 0,05 0,35 0,15 0,90 0,20 0,15 0,15 0,23 0,50 0,30 Si- 1 1 0,5 1,5 2,5 2,5 2,0 1,5 2,5 M 1 Cr 22 10 30 20 25 28 30 20 40 20 Al 4,5 5,5 6,0 5,0 — — — 8,5 9,0 5,5 Co 0 — — — — — — 50 — 1,2 Ni — 2,0 — 21 — 02 0,103 — 0,100 — — 0,05 0,10 — — — s _ — — — 0,15 — — — — — poza tym 0,45 Ce 0,5 Nb + 1, lTi 0,25 Ca + 2,4 Ta 3,75 V 0,113 Mg + 1,5 Nb 0,43 Ba + 2,4 Ta 0,25 Ca -f 0,$5 V 3,5 W 3,8 Zr 2,25 Nb + 0,4 Ti | Fe re¬ szte sto¬ pu sta¬ no¬ wi ze¬ la¬ zo W celu porównania podano w tablicy 2 stopy, które po dwugodzinnym ogrzewaniu w tej samej temperaturze staly sie kruche.Tablica 2.. Nr Ib ab 3b 4b 5b 6b 7b 8b 9b lOb | C 0,05 0,35 0,15 0,90 0,20 0,03 0,15 0,23 0,50 0,30 Si 1 1 0,5 1,5 2,5 2,5 2,0 1,5 2,5 1,4 Cr 22 10 30 20 25 28 30 20 40 | 20 Al 4,5 5,5 6,0 5,0 — — 8,5 9,0 I 5,5 Co . — 50 — 1 1,2 Ni _ — — — — 2,0 21 — ' 02 — — s — — — — — — — — poza tym — — — — — — — — re¬ szte sto¬ pu sta¬ no¬ wi ze¬ la¬ zo Zwiezlosc stopu zostala zbadana za po¬ moca prób na zginanie wedlug norm DIN DYM 1.211. Próby wedlug tych norm po¬ legaja na tym, iz badany drut o srednicy 3 m'm zaciska sie miedzy dwoma walcami o srednicy 20 mm i zgina sie go tam i z po¬ wrotem o 180°, az do zlamania go.W tablicy 3 podano wyniki niektórych prób na zginanie, przeprowadzonych we¬ dlug tablic 1 i 2. Próby te wykazuja duze róznice w zwiezlosci, uzyskane przez wprowadzenie do stopu wyzej wspomnia¬ nych skladników. Wszystkie próby prze¬ prowadzone byly na stopach w postaci drutów, które uprzednio byly wyzarzane przez 100 dni w temperaturze 1200°C, w warunkach jednakowych. ^ Tablica 3 Stop la 3a 6a lOa wielkosc ziarna w mikronach kwadr. (1.2 16.300 1.000 500 1.400 kat zginania 30° 180°) 180°*) 180°*) Stop Ib 3b 6b lOb wielkosc ziarna w mikronach kwadr. (1.2 1,049.000 2,097.000 131.000 728.000 kat zginania 0° G° 15° <10° *) Konce drutu byly zginane o 180° i oba zgiete ramiona byly do siebie na calej dlugosci dociska¬ ne; mimo to drut nie lamal sie. - 3Proponowano juz dodawanie azotu do stopów w celu wytwarzania azotków, sta¬ nowiacych zarodki do tworzenia sie krysztalów. Okazalo sie jednak, ze dziala¬ nie tych zarodków przy odlewaniu, zanika znowu podczas dalszej obróbki stopu; Go¬ towy stop nie wykazuje zatem tej samej struktury ziarnistej, co odlew. Zostalo stwierdzone, ze azotki nie daja tego ko¬ rzystnego efektu, co tlenki, wegliki i siarczki.Wiadomo równiez, ze do stopu dodaje sie,w malych ilosciach potasowców w celu zwiekszenia odpornosci stopów na dziala¬ nie plomienia. Przez wprowadzanie do stopu potasowców tworzy sie warstwa ochronna, skladajaca sie z mieszaniny krysztalów o wysokiej temperaturze top¬ liwosci. W podobnych stopach nie chodzi jednak o zimniejszenie zdolnosci przybie¬ rania przez stop struktury ziarnistej pod dzialaniem ciepla w wysokiej temperatu¬ rze, gdyz. wytworzone tlenki potasowców nie moga wywolac podobnego dzialania.W celu osiagniecia zamierzonego przez wynalazek wyniku, trzeba przy stosowaniu tlenków albo wprowadzic do stopu gotowe tlenki w ilosci wystarczajacej, albo tez zwiekszyc w sposób sztuczny zawartosc tlenu w stopie, aby przez dodanie metali •mogly sie wytworzyc tlenki w wystarcza¬ jacej ilosci. PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Stop odporny na dzialanie ciepla w wysokiej temperaturze, skladajacy sie z 10%r— 40% Cr, 0,2%, — 2,5% Si i jedr nego lub kilku metali grupy zelaza w ilosci do 80°/°, oraz zawierajacy Co, Ni w takiej ilosci, aby stop zachowal budowe ferry¬ tyczna, jak równiez ewentualnie 0,1 °/< — 9% Al, znamienny tym, ze zawiera rozdrob¬ nione i równomiernie rozmieszczone w ma¬ sie ferrytycznej czastki tlenków, weglików lub siarczków w ilosci wystarczajacej do zapobiezenia tworzeniu sie ziarnistej struk¬ tury stopu w wysokiej temperaturze.
2. 2. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera rozdrobnione tlenki jedne¬ go lub kilku nastepujacych metali: Li, Be, Mg, Ca, Ti, V, Sr, Zr, Ba, Ce, Ta, Th w lacznej ilosci najwyzej 10%.
3. 3. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tytoi, ze zawiera rozdrobnione wegliki jed¬ nego lub kilku nastepujacych metali: Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Th w lacznej ilosci najwyzej 10°/*.
4. 4. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera rozdrobnione siarczki jed¬ nego lub kilku nastepujacych metali: Li, Mjg, Ca, Sr, Ba, Ce, w lacznej ilosci najwy¬ zej 10%.
5. 5. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera rozdrobnione tlenki, wegli¬ ki i siarczki jednego lub dwóch rodzai pier¬ wiastków wymienionych w zastrz. 2 — 4 w lacznej ilosci najwyzej okolo 10%.
6. 6. Sposób wyrobu stopu wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze rozdrobnione tlenki, wegliki lub siarczki wprowadza sie w stanie gotowym do roztopionego stopu podczas wytwarzania go lub tez do mie¬ szaniny przy wytwarzaniu stopu przez spiekanie.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze zamiast gotowych tlenków, wegli¬ ków lub siarczków wprowadza sie do roz¬ topionego stopu w ilosci scisle odmierzo¬ nej rozdrobnione pierwiastki, sluzace do wytwarzania powyzszych zwiazków.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze do roztopionego stopu dodaje sie metalu silnie utleniajacego oraz doprowa¬ dza sie odpowiednia ilosc tlenu.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze potrzebna ilosc tlenu doprowadza sie do roztopionego stopu w postaci zuzli bogatych w tlen, przez wdmuchiwanie tle¬ nu lub przez zwiekszenie cisnienia otacza¬ jacej atmosfery. Aktiebolaget Kanthal Zastepca: dr S. Boi land Adwokat fj^BL Drukarnia Panstwowa nr 1 w Warszawie. Zam. 2474 PL