RU2551328C1 - Литейный сплав на основе железа - Google Patents
Литейный сплав на основе железа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551328C1 RU2551328C1 RU2014109505/02A RU2014109505A RU2551328C1 RU 2551328 C1 RU2551328 C1 RU 2551328C1 RU 2014109505/02 A RU2014109505/02 A RU 2014109505/02A RU 2014109505 A RU2014109505 A RU 2014109505A RU 2551328 C1 RU2551328 C1 RU 2551328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- iron
- carbon
- cobalt
- alloys
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе железа, применяемым для изготовления крупногабаритных изделий. Сплав содержит никель, кобальт, углерод, церий, иттрий, гафний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 19,0-39,0, кобальт 0,05-18,0, углерод 0,10-5,0, церий 0,01-0,50, иттрий + гафний 0,01-0,50, железо - остальное. Сплав обладает минимальным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) в интервале температур от -60°C до 300°C и высокими литейными свойствами. 2 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии, а конкретно к литейным сплавам, применяемых для изготовления крупногабаритных изделий, получаемых методом литья и имеющих минимальное значение температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР), а также ТКЛР, согласованных с керамикой и имеющих высокое качество отливок.
Литейные сплавы на основе железа называют черными (разновидность чугунов и сталей) и они классифицируются в зависимости от их свойства, состава и назначения. В конце XIX века французким ученым Ч. Гийом при изучении железоникелевых сплавов был обнаружен сплав с необычными свойствами. Этот сплав, названный инваром, имеет аномально низкий температурный коэффициент линейного расширения α (ТКЛР). Классический инвар Fe -36% Ni имеет значение ТКЛР порядка 1,5×10-6 К-1 в интервале температур от -60°C до 100°C. Этот интервал температур, в котором сохраняются низкие и постоянные значения ТКЛР, получил название - интервал инварности. Сплав, в котором часть никеля заменена кобальтом, разработан в 30-х годах XX века и назван суперинваром. Все добавки каких-либо элементов (за исключением кобальта) повышают значение ТКЛР, т.е. ухудшают инварные свойства.
В настоящее время разработано большое количество инварных сплавов с небольшими добавками легирующих элементов, не вызывающих заметного влияния на ТКЛР, но с получением некоторых свойств, таких как повышение прочности (35НКТ, 35НКГ, 36НТ6), коррозионной стойкости (36НХ, 32НКД), на которые получены патенты в России и за рубежом.
Промышленно применяемые инварные (суперинварные) сплавы относятся к сплавам, получаемым путем обработки металлов давлением (ОМД). Однако изготовление деталей методом ОМД ограничено их габаритами. Потребность в крупногабаритных изделиях с низким ТКЛР возникла в связи с развитием новых отраслей техники, таких как ракетно-космическая, оптоэлектронная и авиационная. Изготовление деталей методом ОМД не представлялось возможным, поэтому крупногабаритные сложнопрофильные детали стали изготавливать методом литья.
Однако классические инвары имеют очень низкие литейные свойства, что приводит к получению отливок с большим количеством дефектов: пустоты, поры, раковины и т.д. Таким образом, основная задача создания литейных инварных сплавов - это получение высоких литейных свойств, позволяющих получить качественные крупногабаритные отливки с ТКЛР α≤3,5×10-6 К-1, a также создание сплавов, имеющих ТКЛР, согласованный с керамикой α≤6×10-6 К-1. Такие сплавы должны иметь широкий интервал инварности до температуры 350°C.
Известен высокопрочный инварный сплав, содержащий углерод, никель, титан, молибден, ниобий и железо, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Углерод | 0,001-0,1 |
Никель | 34-50 |
Титан | 0,5-3 |
Молибден | 0,001-2,2 |
Ниобий | 0,001-3 |
Алюминий | 0,3-3 |
Железо | Остальное |
(см патент РФ №2023739, МПК5 C22C 28/12).
Недостатком известного сплава является сравнительно высокое значение температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) и недостаточный коэффициент стабильности его свойств.
Наиболее близким по технической сущности является литейный сплав на основе железа, содержащий никель, кобальт, ниобий, редкоземельные элементы и железо, он дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Никель - 31,5-33,0;
Кобальт - 6,0-8,0;
Хром - 0,1-0,5;
Редкоземельные элементы (церий, лантан, празеодим, неодим) в сумме - 0,05-0,25;
Железо - остальное.
(См. патент РФ №2183228, МПК7 C22C 28/52.)
К недостаткам известного сплава следует отнести то, что он не обладает способностью получать качественные крупногабаритные отливки с ТКЛР α≤3,5×10-6 К1, имеющие ТКЛР, согласованные с керамикой α~6×10-6 К-1.
Технической задачей заявляемого сплава является получение литейных сплавов, способных получать качественные крупногабаритные отливки с ТКЛР α≤3,5×10-6 К-1 в интервале температур [-60°С; 300°С], а также создание сплавов, имеющих ТКЛР, согласованные с керамикой α~6×10-6K-l.
Поставленный результат достигается тем, что в литейном сплаве на основе железа, содержащем никель, кобальт, углерод и железо, он дополнительно содержит церий, иттрий и гафний при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Никель - 19,0-39,0;
Кобальт - 0,05-18,0;
Углерод - 0,10-5,0;
Церий - 0,01-0,50;
Иттрий + гафний - 0,01-0,50;
Железо - остальное.
Наличие в сплаве никеля в пределах 19,0-39,0 масс.% определяет инварность сплава, а при дополнительном содержании кобальта 0,05-18,0 масс.% обеспечивает снижение ТКЛР. Углерод не участвует в процессе упрочнения сплава, но значительно улучшает его литейные свойства и позволяет получать качественные плотные отливки, однако, в то же время он увеличивает ТКЛР. Проведенные исследования показали, что углерод в инварных сплавах может находиться либо в твердом растворе, либо в виде графита, либо в цементите (Fe3C). Наиболее сильно повышает ТКЛР углерод, находящийся в твердом растворе. В связи с этим термическая обработка углеродосодержащих инварных сплавов включает операцию отжига при температуре 1000-1200°С. В процессе отжига происходит выделение углерода и перевод его большей части в графит. Этот процесс сопровождается снижением ТКЛР до требуемой величины.
Введение в сплав церия обусловлено тем, что он образует в сплаве сульфид церия взамен сульфида железа, который совместно с железом дает легкоплавкую эвтектику и увеличивает опасность горячих трещин, в то время как сульфид церия имеет более высокую температуру, чем температура плавления сплава.
Наличие в сплаве суммарно элементов иттрий + гафний - способствует измельчению зерна и в совокупности с другими элементами улучшает литейные свойства сплава, имеющего ТКЛР, согласованный с керамикой. Однако следует иметь ввиду, что только совокупность свойств отдельных компонентов позволяет решить поставленную техническую задачу.
Сравнительные значения ТКЛР сплавов в заданном интервале температур приведены в таблице 1.
Таблица 1 | |||
Сплав по ГОСТ 14080-78 | Значение ТКЛР, α×10-6, 1/C | Заявляемый сплав | Значение ТКЛР, 1/°С |
32НКД | α20÷100°С≤1,0 | α20÷150°С≤1,0 | |
30НКД | α20÷300°C≤4,0 | α20÷300°С≤3,5 |
Из таблицы 1 следует, что заявляемый сплав позволяет иметь значения ТКЛР, находящиеся на одном уровне с деформируемыми сплавами по ГОСТ 10994-74, что до настоящего времени не удавалось получить на литых сплавах. Следует отметить, что в заявляемом сплаве интервал инварности увеличен на 50°С, что значительно улучшает его свойства. Технологические (литейные) свойства заявляемого сплава приведены в таблице 2.
Таблица 2 | |
Линейная усадка, % | 1,6÷2,2 |
Жидкотекучесть | Кж.т=1,0 |
Показатель трещиноустойчивости | Кт.у=1,0 |
Claims (1)
- Литейный сплав на основе железа, содержащий никель, кобальт, углерод и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий, иттрий и гафний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
никель 19,0-39,0 кобальт 0,05-18,0 углерод 0,10-5,0 церий 0,01-0,50 иттрий и гафний (в сумме) 0,01-0,50 железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109505/02A RU2551328C1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Литейный сплав на основе железа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014109505/02A RU2551328C1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Литейный сплав на основе железа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2551328C1 true RU2551328C1 (ru) | 2015-05-20 |
Family
ID=53294379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014109505/02A RU2551328C1 (ru) | 2014-03-12 | 2014-03-12 | Литейный сплав на основе железа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551328C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751391C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-07-13 | 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 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1085105A2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-21 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
RU2183228C1 (ru) * | 2000-11-02 | 2002-06-10 | Рабинович Самуил Вульфович | Литейный сплав на основе железа |
US6528012B2 (en) * | 1998-10-02 | 2003-03-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Welded structure made of low thermal expansion coefficient alloy and welding material therefore |
RU2360992C1 (ru) * | 2007-12-17 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно- исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Малоактивируемая жаропрочная радиационно стойкая сталь |
-
2014
- 2014-03-12 RU RU2014109505/02A patent/RU2551328C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6528012B2 (en) * | 1998-10-02 | 2003-03-04 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Welded structure made of low thermal expansion coefficient alloy and welding material therefore |
EP1085105A2 (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-21 | Kiyohito Ishida | Free cutting alloy |
RU2183228C1 (ru) * | 2000-11-02 | 2002-06-10 | Рабинович Самуил Вульфович | Литейный сплав на основе железа |
RU2360992C1 (ru) * | 2007-12-17 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно- исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Малоактивируемая жаропрочная радиационно стойкая сталь |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102392166B (zh) | 一种Mg-Gd-Y-Zn-Zr系合金大型铸锭及其制备方法 | |
US11280292B2 (en) | Method for producing an engine component, engine component, and use of an aluminum alloy | |
US11391237B2 (en) | Piston for internal combustion engines, and use of a piston for internal combustion engines | |
CN104894483A (zh) | 粉末冶金耐磨工具钢 | |
RU2551328C1 (ru) | Литейный сплав на основе железа | |
JP2021001598A (ja) | エンジン部品の製造プロセス、エンジン部品及びアルミニウム合金の使用 | |
KR101143899B1 (ko) | 열전도성이 높은 다이캐스팅용 알루미늄 기초합금 | |
CN104878298A (zh) | 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金 | |
CN102168211B (zh) | 一种轧钢加热炉耐热垫块用的耐高温钴基合金 | |
CN112030080A (zh) | 一种资源节约型高温高强耐热合金钢材料 | |
CN112313356B (zh) | 铝合金、制造发动机组件的方法、发动机组件以及铝合金用以制造发动机组件的用途 | |
KR101464197B1 (ko) | 디젤 엔진용 소결된 합금 및 이를 이용한 밸브시트 및 밸브가이드 | |
CN109097626A (zh) | 一种具有高阻尼特性和时效稳定性的亚稳β钛合金 | |
RU162881U1 (ru) | Шпангоут антенного обтекателя ракеты из инварного сплава | |
CN104878303A (zh) | 耐磨损耐腐蚀合金 | |
JP5218897B2 (ja) | チタン合金 | |
EP3394306B1 (en) | Cast iron alloy provided with improved mechanical and thermal properties | |
ITRM20070069A1 (it) | Acciaio inossidabile austenitico | |
KR102174021B1 (ko) | 인장 특성이 우수한 구상흑연주철 및 이의 제조방법 | |
KR20150028904A (ko) | 고온 내마모성이 우수한 내열주철 | |
RU2699343C1 (ru) | Чугун | |
CN110578099B (zh) | 耐蚀无磁钢及其制备方法 | |
KR101488293B1 (ko) | 오스테나이트계 스테인리스강 | |
CN103290318A (zh) | 一种碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
KR101592684B1 (ko) | 피로 수명 및 크립 저항성이 우수한 오스테나이트계 내열 주철 |