RU1819292C - Сплав на основе никел - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сплавам на основе никел , содержащим хром, кремний, медь и. возможно, другие элементы дл  получени  ценных технологических характеристик при использовании в жестких услови х ксррозии и высоких температур.

В табл.1 приведен р д сплавов в соответствии с действующими сейчас патентами . Все составы в таблице и в формуле изобретени  даютс  в процентах по массе (мас.%), кроме специально оговоренных случаев. Каждый сплав в общем случае обеспечивает прекрасное сопротивление коррозии , или прекрасную пластичность сварного шва, или прекрасную ударную в зкость по Шарли, или прекрасные характеристики упрочнени  при старении. Некоторые сплавы могут обладать более чем одним из указанных качеств; однако ни один из них не обладает сочетанием всех этих1 качеств. Композиции сплавов на основе никел  в соответствии с имеющимс  уровнем техники в табл.1, почти все, могут содержать, среди других элементов, хром, медь, молибден и кремний. По большей части, применение сплавов в виде лить  ограничено из-за большого суммарного содержани  хрома, кремни , углерода и меди.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение сплавов на основе никел  с высоким сопротивлением коррозии в окислительных средах в услови х отжига, сварки и термического старени .

Кроме того, сплавы согласно изобретению не только обладают высоким сопротивлением коррозии, но также имеют высокую термическую стабильность и сопротивление деградации механических свойств в результате происход щих при старении или тер - момеханической формовке структурных изменений.

ё

00

ч

to

о

ю

СА

Результатом реализации изобретени   вл етс  создание сплавов, устойчивых против коррозионного растрескивани  под напр жением в хлоридных средах в услови х дисперсионного упрочнени .

Сплав имеет структуру твердого раствора на основе никел , и могут быть легко получены в виде отливки или поковки и подвергнуты затем холодной обработке давлением , и которые в равновесном состо нии гомогенны.

В соответствии с данным изобретени- ем, вышеуказанные преимущества достигаютс  за счет тщательного контрол  содержани  основных компонентов в широких пределах, указанных в табл.2. Все экспериментальные сплавы содержали необ зательные элементы, алюминий, углерод , ниобий, кобальт, железо, азот, титан и вольфрам в основном, в пределах, представленных в табл.2. В больщинстве случаев эти элементы преднамеренно не добавл ли, и содержание их находитс  в пределах нормального уровн  примеси.

Сплавы устойчивы по отношению ко многим различным окисл ющим кислотам в интервале концентраций и температур. Как показали испытани  сварного соединени  на изгиб, они про вл ют прекрасную пластичность сварного шва. Термическа  устойчивость , как показали результаты испытани  на ударную в зкость по Шарли, очень высока. Сплавы отличаютс  хорошими характеристиками упрочнени  при старении . Сплавы также устойчивы против коррозионного растрескивани  под напр жением в услови х упрочнени  при старении .

Примеры и результаты испытаний. Коррози . ..

Проведен р д испытаний дл  определени  вли ни  на коррозию хрома, кремни , молибдена и меди. Во многих патентах показан благопри тный эффект хрома и кремни  на устойчивость по отношению к сильно окисл ющим растворам, таким как концентрированна  серна  кислота. Однако оказалось , что требуемое содержание кремни   вл етс  очень важным параметром и зависит от содержани  хрома. Как показано в табл.3, в сильно окислительных средах (среды В в табл.3) сопротивление сплавов коррозии тем выше, чем больше содержание кремни . В .несколько менее окисл ющих средах (среды А и С) скорость коррозии с увеличением содержани  кремни  проходит через максимум, причем малые количества кремни  (до 3%) сказываютс  отрицательно, более высокие - положительно . В кислотах с еще менее окисл ющим

действием, таких, как среды Д в таблице 3. кремний вреден, а хром дает положительный эффект. Следовательно, соотношение количеств хрома : кремний должно находитьс  в определенных пределах, дл  того, чтобы сплав был коррозиен но-устойчив в широком диапазоне сред.

Кроме того, видно благопри тное действие молибдена и меди на устойчивость по

0 отношению к 90% НаЗСЦ (среда типа С). В этой среде особенно положительно действие меди. Однако слишком высокое содержание меди (свыше 3,5%) вредно .сказываетс  на сопротивлении точечной

5 коррозии и на технологичности. Дл  достижени  оптимального положительного эффекта , рекомендуетс , чтобы максимальное содержание меди не превышало 3,0%; предпочтительно содержание 2%.

0 Пластичность сварного шва.

Сплавы такого класса характеризуютс  высокой, степенью свариваемости. Проводили р д испытаний, как показано в табл.4. Пластичность сварного шва на изгиб опре5 дел ли по хорошо известному способу испытани  с радиусом прогиба 2-Т. Результаты испытани  указывают, что отношение содержани  никел  и железа должно быть больше 1,0. Отношение меньше 1 ха0 рактёризует славы на основе железа, например , стали типа 20 и стали, полученные дуплекс-процессом, которые не устойчивы по отношению к различным сочетани м кислот . -.- . . . . .:

5 Известно, что кремний в нержавеющих

стал х и в некоторых никелевых сплавах приводит к возникновению растрескивани  и снижению пластичности сварных швов. Однако, сплавы по данному изобретению

0 про вл ют в этом смысле удивительную устойчивость при условии, чтосодержание никел  превышает некоторую величину. Это  вл етс  основной отличительной чертой данного изобретени .

5 Результаты испытани  сварных швов на изгиб приведены в табл.4, откуда видно, что при малом содержании никел  (менее при- мерно 12%) или если оно превышает опре деленный уровень (примерно 25%) сварные

0 швы успешно выдерживают испытание на 2-Т изгиб. При содержании никел  ниже 12% (в сплавах 20Сг, 12Ср, 5S) микроструктура сплава показывает присутствие феррита , а хорошо известно;. что присутствие

5. малых количеств феррита на начальной стадии затвердевани  сварного шва способствует его пластичности. Однако, это условие не выполн етс  дл  гомогенных твердых растворов на основе никел , соответствую-, щих данному изобретению. В то врем  как

малые количества феррита в нержавеющих стал х способствуют устойчивости против растрескивани  при сварке, присутствие феррита может увеличивать растрескивание при воздействии температур . что встречаетс  в операци х гор чего формовани . Однако сплавы с высоким содержанием никел  устойчивы к растрескиванию и при этих температурах.

Термическа  устойчивость.

Термическую устойчивость р да сплавов провер ли испытанием на удар после того, как подвергали воздействию температуры 1600°С в течение 6 мин и 30 мин. Результаты испытаний приведены в табл.5. Данные показывают, что сплав согласно данному изобретению (сплав 5-8) обладает достаточной ударной в зкостью, хот  образцы были малого размера. Сплав 5-9 в соответствии с данным изобретением вы- держивали при 1600°F в течение шести минут и одного часа. Оба сплава обладали хорошей ударной в зкостью по сравнению со сплавом (20 - Fe) x (Si - 3), который дал величину менее 5. Железа должно быть ме- нее 19%.

Дисперсионное упрочнение (упрочнение при старении).

Дальнейшим преимуществом данных сплавов  вл етс  способность существенно упрочн тьс  при тепловой обработке. Действие кремни  аналогично алюминию и титану , но имеютс  значительные различи . Дл  сплавов кремни  температура старени , необходима , чтобы вызвать упрочнение , ниже, что облегчает их дисперсионное упрочнение. Содержание железа должно быть ниже примерно 19%, а кремни  - больше 3%. Дл  того, чтобы наблюдалось упрочнение , величина (20 - Fe) x (SI - 3) должна быть больше 5. Данные приведены в т бл.б. Экспериментальные образцы сплавов-в соответствии с данным изобретением изготавливались в виде фольги, отливок, сварных материалов и тому подобных без технологических затруднений. Сплавы данного изобретени  могут быть получены в форме литых, кованых порошкообразных продуктов, а также в виде частиц дл  использовани  в процессах сварки и в свар- ных конструкци х.

рмула изобретени 

Claims (4)

1. Сплав на основе никел , содержащий хром, железо, кремний, молибден и медь, отличающийс  тем, что, с целью повышени  коррозионной стойкости и ударной в зкости, 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 соотношени  (20, - Fe) x (Si - 3) 5.

2. Сплав по п.1, отличающийс  тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент, выбранный.из группы, содержащей, мас.%: 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; отличающийс  ем, что выполн ютс  следующие соотношени : 2 Si/Cr 0,35-0,5; Ni/Fe 2.

4. Сплав по п.1, отличающийс  ем, что он имеет структуру кованого, литого порошкообразного или сварного материаа .

Сллмк по данному изобретений

е кремни 

е никел  к

«о 1,5 до 0.06Х до 3% 1t-29t ДО 20 1-J.5 до 19 АО 2

1-6,5 ВО 0,2

ОСТ.

3.5-6.5 до I до 2,5

по 0.5 Л 0,0 до 1,0 I6-2J ДО 10

1-3

1-10 ДО 1 1-5

да 0.1 ост..

||-6

ДО t ПО 1

o.JJ-0,4

20Ге)жШ-3)

ДО 0,3 до 0,02 Л 0,3 .19-21 ПО 5 1.5-Z.5 3-7

по 0,5 1.5-3 ло 0.03 ост.

.5-5,5 ло 0,2 ло 0,5

Белый 2 Болыве 5

Никель плес примеси

.

19

2.3

.

V5

ост. 5,2

25

2 1,8

3,Р

ост. 5.00

22

1,8

V8 з.

ост. 5.2

22

2,2 0,12

2,8

оет. / 5.0 ;

Вли ние хрома, Кремни , молибдена и неди

Окислительные среды А 9П H,SOt,

Б - ЗОХ 11,80,+ 15 r.tOf, - С 90Х IIjSO,

D-- 50Х HtSO«+ 42G/L fet(SOtij. (ASTIl G-20A) Сплавы по данному изобретению

Сплавы по данному изобретению Ислмтаии  на изгиб с радиусом прогиба 2,5-Т

ТввлиЦ«Э

.Таблица 1

Вли ние иикм , мХЬльта, мелем и кремни  ма термическу устойчивость

Прирост ««личины П.Т. П.Т. (при старении) П.Т. (отоюивн.) П.Т. предел текучести. Сллны по данмону нюбретенмв N

Таблнца5

б. л ц-а 6