RU2129061C1

RU2129061C1 - Method for soldering refractory dispersion-hardened nickel-chrome base alloys

Info

Publication number: RU2129061C1
Application number: RU96117753A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Семенов; Г.Г. Деркач
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1996-09-05
Publication date: 1999-04-20

Abstract

FIELD: different branches of machine engineering, namely soldering refractory dispersion-hardened nickel-chrome base alloys. SUBSTANCE: method comprises steps of heat treatment of blanks for soldering; quenching them; heating until 1000 C and soaking for an hour; performing step type annealing; soldering at heating until 980+-20 C and soaking for 30 min; rapidly cooling part till 750+-30 C and soaking for 10-20 min. EFFECT: possibility of receiving high-ductility soldered joint without cracking.

Description

Изобретение относится к области пайки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромовой основе и может найти применение при изготовлении конструкций, работающих в теплонагруженных условиях и химически активных средах. The invention relates to the field of brazing heat-resistant dispersion-hardening alloys on a nickel-chromium basis and can find application in the manufacture of structures operating in heat-loaded conditions and chemically active environments.

Известен способ пайки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромовой основе, при котором перед пайкой осуществляют термическую обработку заготовок (отжиг) в электропечах индукционным или другим методом. В результате происходит предотвращение хрупкого разрушения под напряжением деталей из этих предварительно отожженных сплавов (см. Н.Ф.Лашко, С.В.Лашко "Пайка металлов", М., Машиностроение, 1977, стр. 300-302). A known method of brazing heat-resistant dispersion-hardening alloys on a nickel-chromium basis, in which, before brazing, heat treatment of workpieces (annealing) in electric furnaces is carried out by induction or other method. The result is the prevention of brittle fracture under stress of parts from these pre-annealed alloys (see N.F. Lashko, S.V. Lashko "Soldering of metals", M., Mechanical Engineering, 1977, pp. 300-302).

Однако детали, прошедшие обычный отжиг, находятся в напряженно-деформированном состоянии в результате наличия нестабильности структуры дисперсионно-твердеющего сплава, приводящем, например, при неравномерности нагрева деталей к возникновению напряжений растяжения, а значит, и трещин в металле в процессе пайки. However, parts that have undergone conventional annealing are in a stress-strain state as a result of the instability of the structure of a dispersion hardening alloy, which, for example, results in uneven heating of parts resulting in tensile stresses and, therefore, cracks in the metal during brazing.

Задача изобретения - создание такой технологии пайки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромовой основе, при которой в основном металле конструкций, изготовленных из этих сплавов, отсутствовали бы такие дефекты, как трещины. The objective of the invention is the creation of such a technology for brazing heat-resistant dispersion-hardening alloys based on nickel-chromium, in which defects such as cracks would be absent in the main metal of structures made from these alloys.

Задача решена за счет того, что в процессе термической обработки сначала выполняют закалку с последующим нагревом до 1000 ±5^oC с выдержкой в течение 1 час ± 5 мин, затем осуществляют ступенчатое охлаждение сначала до температуры 900±20^oC с выдержкой 30-50 мин, далее до 800±20^oC с выдержкой 80 - 100 мин, далее до 700 ± 50^oC с выдержкой 4 - 6 час и затем до 600 ± 50^oC с выдержкой 6 - 8 час, а пайку выполняют путем нагрева до температуры 980 ± 20^oC с выдержкой 30±1 мин и быстрого охлаждения со скоростью 15 ± 5^oC/мин до 750 ± 30^oC с выдержкой 10 - 20 мин.The problem is solved due to the fact that during the heat treatment, hardening is first performed, followed by heating to 1000 ± 5 ^o C with holding for 1 hour ± 5 min, then stepwise cooling is carried out first to a temperature of 900 ± 20 ^o C with holding 30-50 min, then up to 800 ± 20 ^o C with a holding time of 80 - 100 minutes, then up to 700 ± 50 ^o C with a holding time of 4 - 6 hours and then up to 600 ± 50 ^o C with a holding time of 6 - 8 hours, and the soldering is performed by heating to temperature 980 ± 20 ^o C with a shutter speed of 30 ± 1 min and rapid cooling at a speed of 15 ± 5 ^o C / min up to 750 ± 30 ^o C with a shutter speed of 10 - 20 min.

Технический результат - повышение стабильности структуры сплава и его пластичности, способствующие предотвращению образования трещин и повышению работоспособности конструкции. The technical result is an increase in the stability of the structure of the alloy and its ductility, helping to prevent the formation of cracks and increase the operability of the structure.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа. Below are examples of the implementation of the proposed method.

Пример 1. Осуществляли пайку элемента конструкции днища, состоящего из кольца, выполненного из дисперсионно-твердеющего сплава на никель-хромовой основе марки ЭП-202, и диска - из бронзы марки БрХ0,8. Использовали припой на основе медь-серебро. Example 1. Brazing of a structural element of the bottom, consisting of a ring made of precipitation hardened alloy on a nickel-chromium base grade EP-202, and a disk made of bronze grade BrX0.8. Copper-silver based solder was used.

Перед пайкой заготовку кольца закаливали с температуры 1080±5^oC с охлаждением на воздухе, затем нагревали на воздухе до температуры 1000±5^oC и выдерживали при ней в течение 1 час ± 5 мин и далее осуществляли ступенчатое охлаждение. Для этого заготовку кольца охлаждали с печью до 920^oC, выдерживали при ней в течение 30 мин, охлаждали с печью до 820^oC, выдерживали при ней 80 мин, охлаждали с печью до 750^oC, выдерживали при ней 4 час и охлаждали с печью до 650^oC, выдерживали 6 час. Далее проводили охлаждение на воздухе. Оптимальные температура и время выдержки на всех ступенях процесса охлаждения заготовки выбирались с учетом обеспечения максимальной пластичности сплава при предварительных испытаниях образцов из этого сплава.Before soldering, the billet of the ring was quenched from a temperature of 1080 ± 5 ^° C with cooling in air, then it was heated in air to a temperature of 1000 ± 5 ^° C and held there for 1 hour ± 5 min and then stepwise cooling was carried out. To do this, the ring billet was cooled with a furnace to 920 ^° C, kept with it for 30 minutes, cooled with a furnace to 820 ^° C, held for 80 minutes, cooled with a furnace to 750 ^° C, kept there for 4 hours and cooled with oven to 650 ^o C, kept for 6 hours. Next, cooling was performed in air. The optimum temperature and holding time at all stages of the workpiece cooling process were selected taking into account the maximum ductility of the alloy during preliminary tests of samples of this alloy.

На паяемые поверхности деталей конструкции располагали припой на основе медь-серебро, далее производили пайку в индукционной печи. Осуществляли нагрев конструкции до температуры 960^oC с выдержкой при ней в течение 30±1 мин с последующим быстрым охлаждением до 780^oC. Скорость охлаждения - 15± 5^oC/мин. При данной температуре выдержку проводили в течение 10 мин.Copper-silver based solder was placed on the brazed surfaces of the structural parts, then they were brazed in an induction furnace. The structure was heated to a temperature of 960 ^o C with holding it for 30 ± 1 min followed by rapid cooling to 780 ^o C. The cooling rate was 15 ± 5 ^o C / min. At this temperature, exposure was carried out for 10 minutes.

В результате предложенной термической обработки и режима пайки структура сплава приобретала стабильность и высокую пластичность, что сделало ее нечувствительной к воздействию жидкого припоя, при этом напряжения, возникшие в паяемой конструкции, не привели к разрушению металла, находящегося в контакте с расплавленным припоем, поэтому при пайке в конструкции трещины и разрушения отсутствовали. Отмечен непрерывный рост пластичности сплава в интервале температур плавления припоя 720 - 980^oC. Это обстоятельство указывает на отсутствие объемных изменений в нем, т.е. на обеспечение стабильности структуры.As a result of the proposed heat treatment and soldering regime, the alloy structure acquired stability and high ductility, which made it insensitive to the action of liquid solder, while stresses arising in the brazed structure did not lead to the destruction of the metal in contact with the molten solder, therefore, when soldering cracks and fractures were absent in the construction. A continuous increase in the ductility of the alloy in the range of melting temperatures of solder 720 - 980 ^o C. is noted. This circumstance indicates the absence of volume changes in it, i.e. to ensure the stability of the structure.

Пример 2. Паяли ту же конструкцию, что и в примере 1. Термическую обработку кольца до ступенчатого охлаждения осуществляли по технологии, описанной в примере 1. Ступенчатое охлаждение проводили следующим образом. Заготовку кольца из сплава ЭП-202 охлаждали с печью до 880^oC, выдерживали при ней в течение 50 мин, охлаждали с печью до 780^oC, выдерживали при ней в течение 100 мин, охлаждали с печью до 650^oC, выдерживали при ней 6 час и охлаждали с печью до 550^oC с выдержкой при ней в течение 8 час. Далее проводили охлаждение на воздухе.Example 2. The same construction was soldered as in example 1. The heat treatment of the ring before step cooling was carried out according to the technology described in example 1. Step cooling was carried out as follows. The workpiece of the EP-202 alloy ring was cooled with the furnace to 880 ^° C, kept with it for 50 minutes, cooled with the furnace to 780 ^° C, kept with it for 100 minutes, cooled with the furnace to 650 ^° C, kept with it 6 hours and cooled with a furnace to 550 ^o C with exposure to it for 8 hours. Next, cooling was performed in air.

При пайке использовали припой, аналогичный в примере 1. Нагрев конструкции осуществляли до температуры 1000^oC с выдержкой при ней в течение 30 мин с последующим быстрым охлаждением до 720^oC со скоростью 15±5^oC/мин. Время выдержки при этой температуре составляло 20 мин.When soldering, a solder similar to that in Example 1 was used. The structure was heated to a temperature of 1000 ^° C with holding for 30 minutes, followed by rapid cooling to 720 ^° C at a rate of 15 ± 5 ^° C / min. The exposure time at this temperature was 20 minutes

Микроскопический анализ показал отсутствие трещин и каких-либо других дефектов в основном металле конструкции за счет повышения его пластичности. Microscopic analysis showed the absence of cracks and any other defects in the base metal of the structure due to an increase in its ductility.

Claims

The method of brazing heat-resistant dispersion-hardening alloys based on nickel-chromium, including preparation for brazing by heat treatment and brazing, characterized in that during the heat treatment, quenching is performed first, followed by heating to 1000 ^° C with holding for 1 h, then stepwise cooling, first to a temperature of 900 ± 20 ^o C with a shutter speed of 30 - 50 min, then to 800 ± 20 ^o C with a shutter speed of 80 - 100 min, then to 700 ± 50 ^o C with a shutter speed of 4 to 6 hours and then to 600 ± 50 ^o C with a shutter speed of 6 to 8 hours, and soldering is performed by heating to a temperature of 980 ± 20 ^o C with holding for 30 minutes and rapid cooling to a temperature of 750 ± 30 ^o C with holding for 10 to 20 minutes.