RU2243281C1 - Литейный сплав на основе железа - Google Patents
Литейный сплав на основе железа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2243281C1 RU2243281C1 RU2003137889/02A RU2003137889A RU2243281C1 RU 2243281 C1 RU2243281 C1 RU 2243281C1 RU 2003137889/02 A RU2003137889/02 A RU 2003137889/02A RU 2003137889 A RU2003137889 A RU 2003137889A RU 2243281 C1 RU2243281 C1 RU 2243281C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- iron
- thermal expansion
- alloys
- cobalt
- Prior art date
Links
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к литейным сплавам с низким тепловым расширением. Сплав содержит, мас.%: никель 31,5-33,0, кобальт 8,1-9,3, ниобий - 0,25-0,5, молибден 0,15-0,3, редкоземельные элементы: церий, лантан, празеодим, неодим – в сумме 0,04-0,25, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение среднего температурного коэффициента линейного расширения в интервалах температур 20 - 300°С и 20-350°С при сохранении уровня трещиноустойчивости и гомогенности сплава. 4 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к составам прецизионных литейных сплавов, обладающих низким тепловым расширением при повышенных температурах, и может быть использовано в опто-электронной технике, лазерной технике, для прецизионного приборостроения и в других областях, в частности, для изготовления деталей, работающих в контакте с неметаллами, например, кварцем.
Известна гамма прецизионных сплавов на основе железа, обладающих низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) в интервалах температур 20-300° С, 20-400° С. Это российские и зарубежные сплавы на основе железа, содержащие 28,5-38,5% никеля и 1,5-1,8% кобальта. К ним относятся сплавы, например, 30 НКД и 38 НК (ГОСТ 10994-74) и цераллой фирмы Swift Levick (Великобритания), [1, c.405]. Средний ТКЛР этих сплавов составляет в интервалах температур (× 10-6 К-1):
Недостаток этих сплавов заключается в том, что они не являются литейными и из них нельзя из-за низких литейных свойств, прежде всего трещиноустойчивости при литье, изготавливать фасонные отливки.
Известен прецизионный литейный сплав на основе железа, обладающий достаточной трещиноустойчивостью для изготовления сложных фасонных отливок [2], содержащий, мас.%: никель 32-33,5, кобальт 3,2-4,2, ниобий 0,4-0,8, редкоземельные элементы (церий, лантан, празеодим, неодим) в сумме 0,04-0,2, железо - остальное.
Недостатком этого сплава является высокий ТКЛР при повышенных температурах. В соответствии с техническими условиями [3] он регламентируется только в интервале температур не выше 100° С, в котором составляет 20-100° C≤ 1× 10-6 К-1.
По данным наших испытаний средний ТКЛР этого сплава в интервале температур 20-300° С составляет 5,1-6,0× 10-6 К-1, в интервале температур 20-350° С до 7,1× 10-6 К-1.
Наиболее близким к описываемому изобретению по совокупности существенных признаков является прецизионный литейный сплав [4] следующего состава, мас.%: никель 31,5-33,0, кобальт 6,0-8,0, хром 0,1-0,25, ниобий 0,3-0,5, редкоземельные элементы (церий, лантан, празеодим, неодим) в сумме 0,05-0,25, железо - остальное.
В данном сплаве по сравнению со сплавом [3] повышена гомогенность структуры и расширены температурные интервалы, в которых обеспечивается низкий ТКЛР. Средний ТКЛР сплава в интервале температур 20-300° С составляет 3,26× 10-6 К-1 в соответствии с разработанными техническими условиями [5].
По данным наших испытаний сплав имеет средний ТКЛР в интервале температур 20-350° С 4,3× 10-6 К-1. Сплав имеет достаточный уровень трещиноустойчивости при литье для изготовления сложных фасонных отливок (в т.ч. крупногабаритных).
Однако достигнутый в этом сплаве ТКЛР при повышенных температурах не удовлетворяет требованиям его минимизации при изготовлении ряда ответственных изделий.
Изобретение направлено на разработку литейного сплава для изготовления сложных, в том числе крупногабаритных, фасонных отливок с низким тепловым расширением в широких температурных интервалах.
Технический результат, который достигается изобретением, заключается в снижении ТКЛР сплава в интервалах температур 20-300°С, 20-350° С при сохранении гомогенности структуры сплава для стабильности эксплуатационных характеристик и сохранении уровня трещиноустойчивости.
Это достигается тем, что сплав, содержащий никель, кобальт, ниобий, редкоземельные элементы и железо, дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 31,5-33,0, кобальт 8,1-9,3, ниобий 0,25-0,5, молибден 0,15-0,3, редкоземельные элементы (церий, лантан, празеодим, неодим) в сумме 0,04-0,25, железо - остальное.
Увеличение содержания кобальта до 8,1-9,3% при содержании никеля 31,5-33,0% и введение молибдена в указанном количестве обеспечивают снижение ТКЛР сплава в интервалах температур 20-300° С, 20-350° С по сравнению с прототипом. Аномально низкий ТКЛР сплавов в системе Fe-Ni-Co имеет место до точки Кюри (Тc), ° С, выше которой ТКЛР существенно возрастает. Средний ТКЛР в интервалах положительных температур определяется уровнем оптимизации соотношения Fe, Ni и Со в сплаве и температурой перегиба кривых расширения сплавов, определяемых точкой Кюри.
Снижение среднего ТКЛР сплава в интервалах температур 20-300° С, 20-350° С для заявляемого сплава определяется новым соотношением содержания в сплаве никеля, кобальта и железа, при котором небольшое повышение ТКЛР сплава в интервале температур от 20 до 100-200° С перекрывается резким снижением ТКЛР в интервале температур 200-350° С, происходящим прежде всего за счет повышения точки Кюри. При этом молибден меньше снижает точку Кюри, чем содержащийся в сплаве - прототипе хром.
Согласно нашим исследованиям, введение в сплав молибдена вместо хрома не влияет на гомогенность сплава - количество 2-й фазы на границах структурных элементов не меняется и не влияет на трещиноустойчивость сплава при условии наличия в сплаве ниобия в заявленном количестве. Сплав обладает достаточной трещиноустойчивостью для изготовления сложных фасонных отливок.
Для обеспечения необходимой трещиноустойчивости в сплаве содержатся редкоземельные элементы (церий, лантан, празеодим, неодим), содержание которых определяется следующим: нижний предел - обеспечением связывания легкоплавких сульфидов в тугоплавкие соединения РЗМ, что обеспечивает горячеломкость сплава на достаточном для изготовления фасонных отливок уровне; верхний предел - предотвращением выпадения легкоплавкой эвтектики РЗМ - железо (никель), ответственной за несплошность структуры, негерметичность, отсутствием возможности нанесения гальванических покрытий, за горячеломкость.
При содержании молибдена в патентуемом сплаве менее 0,15 мас.% снижается трещиноустойчивость сплава. При содержании молибдена более 0,3 мас.% повышается ТКЛР и нарушается гомогенность сплава за счет появления 2-й фазы на границах структурных элементов.
Химический состав сплавов приведен в табл. 1, средний ТКЛР сплавов - в табл. 2, трещиноустойчивость сплава и образцов - в табл. 3, наличие 2-й фазы на границах структурных элементов - в табл. 4.
Плавки проводим в высокочастотных плавильных печах марок ИСТ - 0,06, ИСТ - 0,16, ИСТ - 0,4 емкостью 60, 160, 450 кг. Футеровка печей кислая. Шихтовые материалы (низкоуглеродистое железо и отходы литья) подвергались дробеструйной или пескоструйной обработке. Количество отходов не превышало 50%. Раскисление сплавов производили в печи ферромарганцем, ферросилицием, алюминием, в ковше редкоземельными металлами, вводимыми в виде мишметаллов. Отливки изготавливались методами центробежного литья, литья в сухие песчаные формы.
ТКЛР сплавов определяли на кварцевых дилатометрах. Измерения проводили на 2-3-х образцах для каждой плавки. Образцы для определения ТКЛР засасывались из ковша в кварцевые трубки. Образцы для определения наличия 2-й фазы вырезали из толстой части отливки или из узлов, прилитых к толстой части отливки.
Результаты, приведенные в табл.2, свидетельствуют о том, что ТКЛР заявленного сплава (плавки 15, 16, 17) в интервалах температур 20-300° С и 20-350° С находится в пределах 2,11-2,65× 10-6 K-1 и 3,30-3,59× 10-6 К-1 соответственно, что существенно ниже аналогичного ТКЛР сплава - прототипа (плавки 3-14), который равен 2,7-3,05 и 3,71-4,85× 10-6 K-1 в соответствующих интервалах температур ТКЛР заявляемого сплава после обработки холодом (при -60° С) при содержании никеля, ниобия, молибдена ниже нижнего заявленного предела (плавка 1) приводит к выпадению мартенсита ( фазы) и существенному повышению ТКЛР. Занижение содержания кобальта ниже нижнего предела не влияет на температуру выпадения мартенсита (Мн) [1].
Увеличение содержания элементов сплава выше заявленных значений (плавка 2) ведет к существенному повышению ТКЛР в интервалах температур 20-300° С и 20-350° С: 20-300 составляет 4,42× 10-6 K-1, 20-350=4,50× 10-6 K-1.
Данные по трещиноустойчивости (горячеломкости) заявляемого сплава, приведенные в табл. 3, показывают, что трещиноустойчивость заявляемого сплава соответствует трещиноустойчивости сплава - прототипа и достаточна для изготовления сложных крупногабаритных деталей методами фасонного литья (в соответствии с данными в табл.3 - литьем в песчаные формы и центробежным литьем).
Представленные в табл.4 данные по определению наличия 2-й фазы на границах структурных элементов, полученные на рентгеновском спектральном анализаторе "Cameca MS-46" и на оптических микроскопах, показывают, что необходимое для расширения интервала рабочих температур изменение химического состава сплава по сравнению со сплавом - прототипом, который внедрен в производство и на который разработаны технические условия [5], не влияет на появление 2-й фазы на границах структурных элементов. Как и в сплаве - прототипе, в заявляемом сплаве вторая фаза на границах структурных элементов отсутствует, что гарантирует гомогенность сплава и стабильность эксплутационных характеристик (размерная стабильность во времени, минимизация напряжений при изменении температуры и т.д.).
Таким образом, разработан прецизионный литейный сплав на основе железа с ТКЛР, существенно меньшим по сравнению со сплавом - прототипом для интервалов температур 20-200° С и 20-350° С при сохранении уровня трещиноустойчивости и гомогенности.
Источники информации
1. Прецизионные сплавы. Справочник. Под ред. Б.В.Молотилова, М., Металургия, 1983.
2. Сплав на основе железа, патент РФ №1096956, С 22 С 38/10, 1998.
3. Отливки из прецизионного сплава марки 32НКБЛ. Технические условия ТУ В3-27-85.
4. Сплав на основе железа, патент РФ №2183228, С 22 С 38/52, 2002.
5. Отливки из прецизионных сплавов марок 32НКХБЛ и 32НКХБЛ - 1. Технические условия ТУ 4112-001-32115414-01.
Зарегистрированы Госстандартом России за №070/008175 15.08.2001 г. (УРАЛТЕСТ).
Claims (1)
- Литейный сплав на основе железа, содержащий никель, кобальт, ниобий, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:Никель 31,5-33,0Кобальт 8,1-9,3Ниобий 0,25-0,5Молибден 0,15-0,3Редкоземельные элементы:церий+лантан+празеодим+неодим 0,04-0,25Железо Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137889/02A RU2243281C1 (ru) | 2003-12-29 | 2003-12-29 | Литейный сплав на основе железа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137889/02A RU2243281C1 (ru) | 2003-12-29 | 2003-12-29 | Литейный сплав на основе железа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2243281C1 true RU2243281C1 (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=34388746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003137889/02A RU2243281C1 (ru) | 2003-12-29 | 2003-12-29 | Литейный сплав на основе железа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2243281C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718842C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
RU2751391C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
RU2755784C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
RU2762954C1 (ru) * | 2020-10-05 | 2021-12-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Литейный сплав на основе железа |
-
2003
- 2003-12-29 RU RU2003137889/02A patent/RU2243281C1/ru active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718842C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
RU2762954C1 (ru) * | 2020-10-05 | 2021-12-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Литейный сплав на основе железа |
RU2751391C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
RU2755784C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Литейный инварный сплав на основе железа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110029267B (zh) | 球墨铸铁 | |
RU2243281C1 (ru) | Литейный сплав на основе железа | |
RU2718842C1 (ru) | Литейный инварный сплав на основе железа | |
WO2015059641A2 (en) | Differential apparatus component, differential apparatus therewith and manufacturing method thereof | |
JPH02298236A (ja) | 鋳造用低熱膨脹合金 | |
RU2183228C1 (ru) | Литейный сплав на основе железа | |
JPH08120413A (ja) | 2相ステンレス鋳造部材およびその製造方法 | |
US3740212A (en) | Oxidation resistant austenitic ductile nickel chromium iron | |
JP2010275218A (ja) | 歯科用合金材料及びその製造方法 | |
RU2216603C2 (ru) | Модификатор для стали | |
RU2266972C1 (ru) | Литейный сплав на основе железа | |
US5202087A (en) | Cement cooler grate alloy | |
CN115627412B (zh) | 一种利用低合金废钢生产合成铸铁及方法 | |
SU1700082A1 (ru) | Комплексный модификатор | |
RU2230811C1 (ru) | Сплав на основе никеля для каркасов зубных протезов | |
RU2197531C2 (ru) | Способ изготовления отливок из железохромистых сплавов | |
SU1261964A1 (ru) | Способ производства азотсодержащей штамповой стали | |
SU1705395A1 (ru) | Чугун | |
SU1435648A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
RU2376389C1 (ru) | Способ производства конструкционной стали | |
SU1650751A1 (ru) | Чугун | |
SU657078A1 (ru) | Модификатор | |
SU1341235A1 (ru) | Чугун | |
SU1668453A1 (ru) | Лигатура дл чугуна | |
SU1583460A1 (ru) | Чугун |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20051130 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121230 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151027 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200123 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20201020 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201110 Effective date: 20201110 |