RU2820430C1 - Iron-based invar alloy - Google Patents
Iron-based invar alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820430C1 RU2820430C1 RU2023116076A RU2023116076A RU2820430C1 RU 2820430 C1 RU2820430 C1 RU 2820430C1 RU 2023116076 A RU2023116076 A RU 2023116076A RU 2023116076 A RU2023116076 A RU 2023116076A RU 2820430 C1 RU2820430 C1 RU 2820430C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- iron
- carbon
- cobalt
- content
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 57
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000571697 Icarus Species 0.000 description 1
- 208000012274 Laryngotracheoesophageal cleft Diseases 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WMOHXRDWCVHXGS-UHFFFAOYSA-N [La].[Ce] Chemical compound [La].[Ce] WMOHXRDWCVHXGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 manganese, hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейному производству инварных сплавов с минимальным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Сферой использования данного изобретения может быть изготовление мелко и крупногабаритной оснастки, которая применяется при производстве изделий из композиционных материалов, в частности из углекомпозитов. The invention relates to the field of metallurgy, namely to the foundry production of Invar alloys with a minimum temperature coefficient of linear expansion (TCLE). The scope of use of this invention may be the manufacture of small and large-sized equipment, which is used in the production of products from composite materials, in particular from carbon composites.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известен литейный инварный сплав на основе железа по патенту RU 2755784 C1 содержит, в мас.%: никель (Ni) 32,0 – 34,5, кобальт (Co) 2,0 – 3,5, углерод (С) 0,75 – 1,5, медь (Сu) 0,12 – 0,25, кремний (Si) 0,18 – 0,28, марганец (Mn) 0,01- не более 0,3, по меньшей мере один компонент, выбранный из группы редкоземельных элементов (РЗМ): церий, лантан и иттрий в сумме 0,05 – 0,10, остальное - железо и неизбежные примеси. При этом выполняются следующие условия, мас.%: Cu + Si = 0,3-0,53, Сu / Si = 0,55-1,0, Ni + Co = 35,4-37,0, Ni / Со = 9,2-17,0, (Ni + Co) / С = 24-49. Сплав обладает ТКЛР в интервале температур 20-200° на уровне, не превышающем 2,5×10-6К-1при значительно улучшенных литейных свойствах, а именно: жидкотекучесть сплава находится на уровне 210-230 мм по комплексной кокильной U-образной пробе.From the prior art, a cast iron-based Invar alloy is known according to patent RU 2755784 C1 contains, in wt.%: nickel (Ni) 32.0 - 34.5, cobalt (Co) 2.0 - 3.5, carbon (C) 0.75 – 1.5, copper (Cu) 0.12 – 0.25, silicon (Si) 0.18 – 0.28, manganese (Mn) 0.01 - no more than 0.3, at least one a component selected from the group of rare earth elements (REM): cerium, lanthanum and yttrium in the amount of 0.05 - 0.10, the rest is iron and inevitable impurities. In this case, the following conditions are met, wt.%: Cu + Si = 0.3-0.53, Cu / Si = 0.55-1.0, Ni + Co = 35.4-37.0, Ni / Co = 9.2-17.0, (Ni + Co) / C = 24-49. The alloy has a thermal expansion coefficient in the temperature range of 20-200° at a level not exceeding 2.5×10-6K-1 with significantly improved casting properties, namely: the fluidity of the alloy is at the level of 210-230 mm according to a complex U-shaped die test.
Из уровня техники известен литейный инварный сплав на основе железа следующего состава, масс.%: никель 32,0-34,5; кобальт 2,0-3,5; углерод 0,75-1,5; марганец ≤ 0,40; кремний ≤ 0,50; сера ≤ 0,02; фосфор ≤ 0,02; редкоземельные элементы (церий лантан, празеодим, неодим) 0,05-0,30; железо – остальное. Указанный литейный инварный сплав в промышленном масштабе выпускается по ТУ 4112-006-32115414-07 «Отливки из прецизионного сплава марки 33НКУЛ».From the prior art, a cast iron-based Invar alloy is known with the following composition, wt.%: nickel 32.0-34.5; cobalt 2.0-3.5; carbon 0.75-1.5; manganese ≤ 0.40; silicon ≤ 0.50; sulfur ≤ 0.02; phosphorus ≤ 0.02; rare earth elements (lanthanum cerium, praseodymium, neodymium) 0.05-0.30; iron - the rest. The specified casting Invar alloy is produced on an industrial scale according to TU 4112-006-32115414-07 “Castings from precision alloy grade 33NKUL”.
Недостатком данного сплава является повторное использование шихтовых материалов (остатков литниково-питающей системы, слив и т.д.) требует дополнительной дошихтовки фероматериалами с редкоземельными металлами (РЗМ).The disadvantage of this alloy is that the reuse of charge materials (remnants of the gating-feeding system, drains, etc.) requires additional additional charge with ferromaterials with rare earth metals (REM).
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническая проблема решаемая заявленным изобретением заключается в получении инварного сплава на основе железа с максимально приближенным значением температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) к углекомпозиту в интервале температур от минус 60°С до 200°С, а также характеристик жидкотекучести, позволяющих получать крупногабаритную оснастку со сложной пространственной геометрией с помощью фасонного литья. The technical problem solved by the claimed invention is to obtain an iron-based Invar alloy with the maximum approximate value of the temperature coefficient of linear expansion (TCLE) to a carbon composite in the temperature range from minus 60°C to 200°C, as well as fluidity characteristics that make it possible to obtain large-sized equipment with complex spatial geometry using shaped casting.
Технический результат заключается в улучшении показателей жидкотекучести инварного сплава на основе железа при сохранении минимального температурного коэффициента линейного расширения от минус 60°С до 200°С.The technical result consists in improving the fluidity properties of the iron-based Invar alloy while maintaining the minimum temperature coefficient of linear expansion from minus 60°C to 200°C.
Технический результат достигается тем, что инварный сплав на основе железа содержит никель, кобальт, углерод, кремний, марганец, кальций и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result is achieved by the fact that the iron-based Invar alloy contains nickel, cobalt, carbon, silicon, manganese, calcium and inevitable impurities in the following ratio of components, mass. %:
при одновременном выполнении следующих условий, мас.%:while the following conditions are met, wt.%:
Ni/Co=6÷8;Ni/Co=6÷8;
(Ni+Co)/C=30÷50,(Ni+Co)/C=30÷50,
где: Ni - содержание никеля, масс.%; Co - содержание кобальта, масс.%; C - содержание углерода, масс.%.where: Ni - nickel content, wt.%; Co - cobalt content, wt.%; C - carbon content, wt.%.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Заявленное изобретение поясняется на графических материалах, где на фиг. 1 показано фото микроструктуры заявляемого сплава, имеющей в своей основе аустенитную матрицу и выделения графита.The claimed invention is illustrated in graphic materials, where in Fig. Figure 1 shows a photo of the microstructure of the proposed alloy, which is based on an austenitic matrix and graphite precipitation.
Заявляемый литейный инварный сплав имеет улучшенные по сравнению с аналогом показатели жидкотекучести при сохранении минимального температурного коэффициента линейного расширения от минус 60°С до 200°С. Исследование жидкостекучести с помощью комплексной кокильной U-образной пробы в зависимости от содержания углерода показали значения в интервалах: 208-227 мм.The inventive casting Invar alloy has improved fluidity characteristics compared to its analogue while maintaining a minimum temperature coefficient of linear expansion from minus 60°C to 200°C. The study of fluidity using a complex U-shaped chill test depending on the carbon content showed values in the intervals: 208-227 mm.
Известно, что углерод отрицательно влияет на величину ТКЛР. Наличие углерода обусловлено необходимостью увеличения жидкотекучести и трещиноустойчивости сплава, с целью изготовления сложных отливок без ограниченний по форме и размерам. Концентрационные пределы определяются следующими условиями: нижний предел (0,75 мас.%) – обеспечение достаточной жидкотекучести для заполнения формы и отсутствия горячих трещин, верхний предел (1,5 мас.%) регламентируется фактором увеличения допустимого значения ТКЛР сплава (2,5×10-6 К-1).It is known that carbon has a negative effect on the TCLE value. The presence of carbon is due to the need to increase the fluidity and crack resistance of the alloy, in order to produce complex castings without restrictions on shape and size. Concentration limits are determined by the following conditions: the lower limit (0.75 wt.%) - ensuring sufficient fluidity to fill the mold and the absence of hot cracks, the upper limit (1.5 wt.%) is regulated by the factor of increasing the permissible value of the alloy's thermal expansion coefficient (2.5× 10 -6 K -1 ).
Для снижения окисления расплава и образования неметаллических включений плавка ведется с подачей аргона в пространство печи. Раскисление расплава алюминием обеспечивает снижение содержания кислорода в металле и измельчение зерна в отливках. Наличие кальция в сплаве способствует выделению углерода в виде графита шаровидной формы.To reduce oxidation of the melt and the formation of non-metallic inclusions, melting is carried out with the supply of argon into the furnace space. Deoxidation of the melt with aluminum reduces the oxygen content in the metal and refines the grain in the castings. The presence of calcium in the alloy promotes the release of carbon in the form of spherical graphite.
Сплав может быть загрязнен примесями элементов кислорода, серы, фосфора, азота, марганца, водорода, т.е. включать в себя неизбежные вредные, технологические примеси. Для снижения негативного влияния на свойства сплава, количество примесей контролируется в целях достижения их минимального количественного значения.The alloy can be contaminated with impurities of the elements oxygen, sulfur, phosphorus, nitrogen, manganese, hydrogen, i.e. include inevitable harmful technological impurities. To reduce the negative impact on the properties of the alloy, the amount of impurities is controlled in order to achieve their minimum quantitative value.
Наличие кислорода в сплаве снижает литейные свойства, в связи с возможным образованием трещин при кристаллизации, последующем охлаждении или эксплуатации за счет оксидных неметаллических включений. Помимо этого кислород может стать причиной наличия газовой пористости. The presence of oxygen in the alloy reduces the casting properties due to the possible formation of cracks during crystallization, subsequent cooling or operation due to oxide non-metallic inclusions. In addition, oxygen can cause gas porosity.
Причинами трещин в инварном сплаве могут стать сульфиды, образованные при взаимодействии серы с компонентами расплава, которые в свою очередь являются концентраторами напряжений, снижая механические свойства. Использование чистых шихтовых материалов обеспечивает низкое содержание серы, и исключает ее негативное влияние. Содержание серы в сплаве составляет не более 0,02 мас. %.The causes of cracks in the Invar alloy can be sulfides formed during the interaction of sulfur with melt components, which in turn act as stress concentrators, reducing mechanical properties. The use of pure charge materials ensures a low sulfur content and eliminates its negative impact. The sulfur content in the alloy is no more than 0.02 wt. %.
При наличии фосфора в сплаве он скапливается по границам зерен, тем самым оказывая значительное влияние на механические свойства сплава. Этим обусловлено максимальное количественное значение фосфора в сплаве – ≤0,02мас.%.When phosphorus is present in an alloy, it accumulates along the grain boundaries, thereby having a significant impact on the mechanical properties of the alloy. This determines the maximum quantitative value of phosphorus in the alloy – ≤0.02 wt.%.
Азот является неизбежной примесью, при повышенном содержании которой происходит образование нитридов внутри дендритов, которые могут перекрывать их каналы при кристаллизации, способствуя появлению микропористости. В связи с этим, содержание азота строго регламентировано и составляет ≤0,01 мас.%Nitrogen is an inevitable impurity; at elevated levels, nitrides are formed inside dendrites, which can block their channels during crystallization, contributing to the appearance of microporosity. In this regard, the nitrogen content is strictly regulated and is ≤0.01 wt.%
Содержание в сплаве марганца свыше 0,4 мас.% приводит к росту ТКЛР. На основании этого содержание марганца в конечном сплаве контролируется в интервале 0,1-0,3 мас.%.A manganese content of more than 0.4 wt.% in the alloy leads to an increase in TCLE. Based on this, the manganese content in the final alloy is controlled in the range of 0.1-0.3 wt.%.
Вредное воздействие серы, фосфора, оксидов и нитридов связано с тем, что они ликвируют на границы зерен, разупрочняя матрицу и повышая ТКЛР.The harmful effects of sulfur, phosphorus, oxides and nitrides are due to the fact that they liquidate at grain boundaries, softening the matrix and increasing the thermal expansion coefficient.
При сравнении заявляемого литейного инварного сплава с аналогичным сплавом выявлены отличительные признаки, а именно отсутствие редкоземельных металлов (РЗМ), что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «новизна».When comparing the claimed cast Invar alloy with a similar alloy, distinctive features were identified, namely the absence of rare earth metals (REM), which allows us to conclude that the claimed invention complies with the “novelty” condition.
Литейный инварный сплав НС-33НК5УЛ выплавляли в индукционных печах высокой частоты открытого типа ёмкостью 160 кг, 1 и 2 тонны с использованием нейтральной футеровки.Casting invar alloy NS-33NK5UL was smelted in high-frequency open type induction furnaces with a capacity of 160 kg, 1 and 2 tons using a neutral lining.
Перед выплавкой прокат электротехнической стали очищали от следов коррозии и прочих загрязнений в дробемётной камере. Остальные шихтовые материалы (кобальт, никель, графит) использовали высокой степени чистоты.Before smelting, rolled electrical steel was cleaned of traces of corrosion and other contaminants in a shot blast chamber. The remaining charge materials (cobalt, nickel, graphite) were used at a high degree of purity.
Для выплавки сплава использовалось:For smelting the alloy the following was used:
– Прокат из стали электротехнической марки 10895 (массовое содержание С не более 0,035%, Mn, Si, Cu не более 0,3%, S не более 0,030%, P не более 0,20%);– Rolled steel of electrical grade 10895 (mass content of C not more than 0.035%, Mn, Si, Cu not more than 0.3%, S not more than 0.030%, P not more than 0.20%);
– Кобальт марки К1Ау (массовое содержание Co не менее 99,90%, C не более 0,01, остальное примеси);– Cobalt grade K1Au (mass content of Co is not less than 99.90%, C is not more than 0.01, the rest is impurities);
– Никель Н1 (массовое содержание Ni не менее 99,83%, С не более 0,01, остальное примеси);– Nickel H1 (mass content of Ni is not less than 99.83%, C is not more than 0.01, the rest is impurities);
– Графит измельчённый.– Crushed graphite.
Для раскисления сплава использовались силикокальций СК25 (массовое содержание Ca не менее 25%, С не более 0,5%,остальное кремний, железо и примеси) и алюминиевая катанка А5Е-ПТ (массовое содержание Al не менее 99.5%, остальное примеси).To deoxidize the alloy, silicocalcium SK25 (mass content of Ca is not less than 25%, C is not more than 0.5%, the rest is silicon, iron and impurities) and aluminum rod A5E-PT (mass content of Al is not less than 99.5%, the rest is impurities) were used.
ТКЛР литейного инварного сплава определяли на дилатометр «Netzsch DIL 402 EXPEDIS Supreme». Измерения проводили на пяти образцах от каждой плавки, изготовленных как из отдельно отлитых проб, так и готовой отливки.The thermal expansion coefficient of the cast Invar alloy was determined using a Netzsch DIL 402 EXPEDIS Supreme dilatometer. The measurements were carried out on five samples from each heat, made from both separately cast samples and the finished casting.
Для определения химического состава сплава с ковша заливали образцы в отдельную форму. Химический состав определяли с помощью настольного оптико-эмиссионного анализатора Q4 Tasman 170, спектрометра эмиссионного МСА II V5, анализатора углерода и серы G4 ICARUS HF.To determine the chemical composition of the alloy, samples were poured from the ladle into a separate mold. The chemical composition was determined using a Q4 Tasman 170 desktop optical emission analyzer, an MSA II V5 emission spectrometer, and a G4 ICARUS HF carbon and sulfur analyzer.
В таблице 1 представлен химический состав заявляемого сплава по четырем опытным плавкам и сплава аналога.Table 1 shows the chemical composition of the proposed alloy for four experimental melts and an analogue alloy.
Таблица 1. Характеристики химического состава сплава типа 33НКУЛTable 1. Characteristics of the chemical composition of the alloy type 33NKUL
В таблице 2 представлены температурные коэффициенты линейного расширения и жидкотекучести заявляемого сплава по четырем опытным плавкам и сплава аналога.Table 2 presents the temperature coefficients of linear expansion and fluidity of the proposed alloy for four experimental melts and an analogue alloy.
Таблица 2. Характеристики температурного коэффициента линейного расширения и жидкотекучестиTable 2. Characteristics of the temperature coefficient of linear expansion and fluidity
п/пNo.
p/p
Жидкотекучесть заявляемых литейных инварных сплавов аналогична жидкотекучести сплава контрольного примера 33НКУЛ (прототипа) и достаточна для изготовления отливок со сложной пространственной геометрией, практически не ограниченных по массе и размерам методами фасонного и специального литья. The fluidity of the proposed casting Invar alloys is similar to the fluidity of the alloy of the control example 33NKUL (prototype) and is sufficient for the production of castings with complex spatial geometry, practically unlimited in weight and size by shaped and special casting methods.
Исследования сплава показали, что структура отливок стабильна и представляет собой совокупность зерен γ - твердого раствора никеля в железе и графитовых включений преимущественно шаровидной формы, без карбидных фаз и мартенсита.Studies of the alloy have shown that the structure of the castings is stable and is a combination of grains of γ - a solid solution of nickel in iron and graphite inclusions of predominantly spherical shape, without carbide phases and martensite.
Заявляемый качественный состав и количественное соотношение никеля, кобальта, углерода, кремния, марганца и железа позволяет получение минимальных требуемых значений ТКЛР (0≥2,5×10-6 К-1) в интервале температур от минус 60°С до плюс 200°С и оптимальных показателях жидкотекучести. The claimed qualitative composition and quantitative ratio of nickel, cobalt, carbon, silicon, manganese and iron allows obtaining the minimum required LTEC values (0≥2.5×10 -6 K -1 ) in the temperature range from minus 60°C to plus 200°C and optimal fluidity indicators.
Вышеперечисленные литейные свойства и характеристики химического состава свидетельствуют о наличии нового технического результата при достижении минимальных ТКЛР при оптимальных литейных свойствах для получения литых крупногабаритных заготовок.The above-mentioned casting properties and characteristics of the chemical composition indicate the presence of a new technical result in achieving minimum TCLE with optimal casting properties for producing large-sized cast pieces.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2820430C1 true RU2820430C1 (en) | 2024-06-03 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0343292A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-11-29 | Nippon Chuzo Kabushiki Kaisha | Low thermal expansion casting alloy |
JPH01306540A (en) * | 1988-05-31 | 1989-12-11 | Shinichi Enomoto | Low thermal expansion alloy iron |
JPH04354848A (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-09 | Shinichi Enomoto | High strength and high hardness low thermal expansion alloy |
JPH05321940A (en) * | 1992-05-21 | 1993-12-07 | Ngk Insulators Ltd | Bearing unit |
RU2718842C1 (en) * | 2020-02-04 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Cast iron-based invar alloy |
RU2751391C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Foundry invar alloy based on iron |
RU2755784C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Foundry invar alloy based on iron |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0343292A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-11-29 | Nippon Chuzo Kabushiki Kaisha | Low thermal expansion casting alloy |
JPH01306540A (en) * | 1988-05-31 | 1989-12-11 | Shinichi Enomoto | Low thermal expansion alloy iron |
JPH04354848A (en) * | 1991-05-30 | 1992-12-09 | Shinichi Enomoto | High strength and high hardness low thermal expansion alloy |
JPH05321940A (en) * | 1992-05-21 | 1993-12-07 | Ngk Insulators Ltd | Bearing unit |
RU2718842C1 (en) * | 2020-02-04 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Cast iron-based invar alloy |
RU2751391C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Foundry invar alloy based on iron |
RU2755784C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр «ЛИНВАР» | Foundry invar alloy based on iron |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3803582B2 (en) | Steel refinement method, steel refinement alloy and production method of refinement alloy | |
EP2354265A1 (en) | Austenitic ductile cast iron | |
CN109266970B (en) | High-nitrogen high-chromium plastic die steel and smelting and heat treatment method thereof | |
CN109988971B (en) | Method for producing ultra-grade pure high-speed tool steel | |
CN111876653A (en) | Preparation method of pure austenitic stainless steel | |
CN111334702A (en) | Preparation method of high-strength high-nitrogen rare earth stainless bearing steel | |
US20090038439A1 (en) | Process for producing steel for high-carbon steel wire material with excellent drawability and fatique characteristics | |
CN112570925A (en) | Nickel-based welding wire for 3D printing and preparation method thereof | |
CN115896634B (en) | High-temperature-resistant nonferrous metal die-casting forming die steel material and preparation method thereof | |
KR20210037114A (en) | Ingot manufacturing method using electro slag remelting process and manufacturing method of mold steel for high clean die casting using the same | |
CN107012417A (en) | A kind of preparation method of high-intensity high-damping MnCu based alloys | |
CN114393181A (en) | Ultrahigh-strength plastic-tough high manganese steel, assembled frog thereof and preparation method | |
KR102473922B1 (en) | Rare earth micro alloy steels and control methods | |
CN113621897A (en) | Rare earth-containing heat-resistant alloy steel and slab continuous casting process thereof | |
JP4692282B2 (en) | Steel ingot manufacturing method | |
CN114635077A (en) | Super austenitic stainless steel and preparation method thereof | |
RU2718842C1 (en) | Cast iron-based invar alloy | |
RU2820430C1 (en) | Iron-based invar alloy | |
CN113355587A (en) | High-speed steel and method for comprehensively improving as-cast structure by microalloying magnesium and rare earth thereof and increasing solidification pressure | |
CN115747654B (en) | High-temperature oxidation resistant ferrite stainless steel and manufacturing method and application thereof | |
CN114645200B (en) | High-toughness and high-thermal-stability die steel and preparation method thereof | |
CN115109980A (en) | Titanium-containing steel with ultralow nitrogen content and preparation method thereof | |
CN114892097A (en) | Production method for refining as-cast structure and improving low-temperature impact performance of welding wire steel welding seam | |
JP4280923B2 (en) | Steel materials for carburized parts or carbonitrided parts | |
JP3821368B2 (en) | Manufacturing method of high clean maraging steel |