RU2001457C1 - Способ получени высокопрочной аморфной ленты из сплавов на основе железа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и служит дл  получени  быстрозакаленных конструкционных сплавов на основе железа, к которым предъ вл ютс  требовани  высокой прочности при сохранении ненулевой пластичности. Дл  достижени  высокой прочности ленты, получаемой методом спиннинго- вани  расплава на диск - холодильник, в ней создают двухфазную аморфно-кристаллическую структуру, обладающую лучшими механическими свойствами, чем чисто аморфна  матрица. Дл  реализации такой структуры перед спиннинговани- ем исходные заготовки легируют небольшим количеством углерода и тугоплавких элементов типа ИЛИ г в пропорции, необходимой дл  образовани  карбидов. Эти карбиды не раствор ютс  в расплаве при с иннинговании и равномерно распредел ютс  в готовой ленте. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и служит дл  получени  быстрозэкаленных конструкционных сплавов на основе железа , к которым предъ вл ютс  требовани  высокой прочности при ненулевой пластичности .

Известен способ получени  быстроза- каленной ленты методом спиннинговани , который предполагает закалку расплава на движущейс  поверхности вращени . Шихтой дл  получени  быстрозакаленной ленты служит стержень, помещенный в кварцевую трубку с соплом на торце. Этот стержень расплавл етс  индукционным нагревателем и расплавленный металл под давлением инертного газа выдавливаетс  через сопло на быстро вращающуюс  поверхность медного диска-холодильника. Полученна  лента удал етс  с диска-холодильника при помощи специальной щетки.

Известен способ критической скорости закалки, при котором присутствие в аморфной матрице мелких кристаллических частиц (боридов, карбидов и т.д.) приводит к заметному улучшению механических свойств ленты, и, в частности, к резкому увеличению микротвердости при ненулевой пластичности. Такой высокий уровень механических свойств  вл етс  необходимым дл  высокопрочных конструкционных быст- розакаленных сплавов. Существенным недостатком этого способа  вл етс  сильна  зависимость уровн  механических свойств ленты от технологических параметров ее получени  и, как следствие этого, плоха  повтор емость высоких результатов механических испытаний.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ получени  ленты с аморфно- кристаллической структурой и, соответственно, с очень высокими механическими свойствами, который состоит в следующем , При получении ленты аморфного сплава методом спиннинговани  в зоне контакта расплава с вращающимс  диском-холодильником устанавливаетс  форсунка, котора  вдувает в лужу расплава на диске дисперсные (2-3 мкм) частицы тугоплавкого карбида. В результате такой операции формируетс  лента, содержаща  частицы карбида ,достаточнооднородно распределенные в аморфной матрице. Технологи  получени  подобного аморфно-кристаллического композита позвол ет не только варьировать тип карбида, но и его объемную долю в структуре сплава. Наличие карбидной фазы приводит к существенному возрастанию модул  Юнга аморфного сплава , причем зависимости этой величины от объемной доли карбидной фазы носит линейный характер. Предел текучести сплава также возрастает по мере роста объемной доли частиц карбидной фазы в соответствии с правилом аддитивного сложени  модулей

Юнга структурных составл ющих. Таким сб- разом. аморфно-кристаллический композит - может при оптимальном сочетании объемной доли, структуры и морфологии его составл ющих обладать более высокими

механическими свойствами по сравнению с кристаллическими и даже аморфными материалами .

Недостатком описанного выше способа получени  аморфно-кристаллической струк5 туры  вл етс  тот факт, что описанна  выше технологи  не позвол ет добитьс  полностью однородного распределени  в аморфной матрице кристаллических областей, повышающих механические свойства всего

0 композита в целом, в результате чего нельз  гарантировать высокие механические свойства ленты на всей ее длине.

Целью изобретени   вл етс  повышение прочности ленты за счет достижени 

5 наибольшей однородности распределени  тугоплавких включений в аморфной матрице , гарантирующей высокие механические свойства ленты на всей ее длине.

Предлагаемый способ получени  высо0 копрочной аморфно-кристаллической ленты из быстрозакаленных сплавов на основе железа состоит в следующем, Дл  достижени  высокой прочности в ленте, получаемой методом спиннинговани  расплава на диск-хо5 лодильник, в ней необходимо создать двухфазную аморфно-кристаллическую структуру, обладающую лучшими механическими свойствами, чем чисто аморфна  матрица . Дл  реализации такой структуры

0 перед спиннингованием исходные заготовки легируют небольшим количеством углерода и тугоплавких элементов типа W или Zr в пропорции, необходимой дл  образовани  карбидов. Эти карбиды не раствор ют5 с  в расплаве при спиннинговании и равномерно распредел ютс  в готовой ленте . Получаема  в результате такого микролегировани  лента имеет двухфазную аморфно-кристаллическую структуру и об0 ладает более высокой однородностью распределени  тугоплавких включений и лучшими механическими свойствами, чем лента, полученна  по описанной в прототипе технологии и ее чисто аморфный аналог.

5 Пример. Одновременное введение в заготовки сплава FeroCnsBis оптимального (до 2 ат.%) эквиатомного количества W и С приводит к образованию в аморфной матрице карбидных частиц WC, существенно по- вышающих модуль Юнга и предел

прочности сплава без снижени  его пластичности и термической стабильности. В таблице приведены механические свойства сплава 15ХУВР, полученного по предлагаемой технологии, а также механические свойства сплава FeyoCnsBis. полученного по обычной технологии методом спиннингова- ни  расплава.

(56) Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состо ни . М.: Металлурги , 1982. с.5-14.

Глезер A.M., Молотилов Б.В., Овчаров В.П., Утевска  О.Л., Чичерин Ю.Е Структура и механические свойства сплавов Fr--Cr--B при переходе из аморфного состо ни  в кристаллическое. ФММ, 1987, т,64, вып б, с 1106-1109.

Zielinski P.G., Ast D.C. Yield and deformation of metallic glasses strengthened by post-extrusion addition of second phase particles//J.Acta Met., 1984. v.32, № 3. p.397-405.

Механические свойства сплавов 15ХУВР и FeyoCnsBis.

где OB - предел прочности, HV - микротвердость, Е - модуль Юнга, к - степень пластической деформации при испытании на изгиб. Тх - температурный порог охрупчивани  при отжиге в течение 1 часа.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АМОР ФНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА,

включающий получение заготовки, расплавление сплава, легирование элементами ,образующимитугоплавкие соединени , спиннингование, отличающийс  тем, что, с целью повышени  проч

ности ленты за счет достижени  однородности распределени  кристаллических областей в аморфной матрице, легирование осуществл ют в процессе получени  заготовки,

2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что легирование ведут элементами, образующими тугоплавкие карбиды.