SU971109A3 - Сплав на основе никел - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к жаропрочным сплавам, имеющим хорошую обрабатываемость и высокий предел прочности при высоких темпе- ратурах и примен ющихс  дл  изгртовле- j ни  жаропрочных деталей дл  газовых и различных типов нагревательных печей .

В частности, предлагаемый сплав предназначен дл  теплообменников высокотем- ц пературных реакторов с газовым охлаждением дл  производства стали с помощью атомной энергии.

Известен сплав 1 на основе никел  j( следующего химического состава, вес. %: УглеродО,01-О,5

Титан0,2 -5

Хром. 1О-4О

Один или более20

элементов из группы, содержащей вольфрам, молибден, алюминий, медь, железо, марганец, кремний До 1025

Бор0,001-0,2

Цирконий0,001-0,2

НикельОстальное

Данный сплав относитс  к магнитным материалам.

Недостатком его  вл етс  низка  жаропрочность .

Цель изобретени  - повышение жаропрочности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в сплаве на основе никел , включающем углерод, хром, вольфрам, карбндообразующий металл, по крайней мере один элемент из группы, содержащей .бор и цирконий , в качестве карбидообразующего металла выбран ниобий и/или титан при следующем соотнои1ении компонентов сплава , вес. %:.,.. Углерод О,02-О,05 Хром 19,1-23,7 Вольфрам 16,7-21,4 Ниобий и/или титан О,2-О,6 Оцин элемент из группы, содержащей: бор 0,014

цирконий0,03-0,11

НикельОстальное

при этом общее содержанюэ хрома и вольфрама составл ет вес, %.

Важное значение дл  сплавов N-i -Сл - имеет соотношение содержани  никел , хрома и вольфрама.

Хром и вольфрам в качестве элементов , упрочн ющих твердый раствор, снижают зднергию дефектов упаковки сплавов и коэффициент диффузии, вследствие .чего повышаетс  прочность сплава при высокой температуре. Поэтому повышение содержани  этих элементов увеличивает предел прочности сплава при высокой температуре, если их содерлсание не превышает определенные пределы. Если содержание хрома и вольфрама превышает определенные пределы, структура сплава будет неустойчивой и сплав потер ет нужные свойства.

Дл  достижени  высокой прочности при высокой температуре обшее содержание хрома и вольфрама дрлжно быть в диапазоне 36-44 вес.%.

Вли ние хрома и вольфргама на предел ползучести и сопротивление разрушению при и нагрузке 3 кг/мм представлено в табл. 1.

В предлагаемом сплаве углерод соедин етс  с титаном или ниобием, образу  карбид типа МеС..

Незначительное количество углерода примен етс  дл  предотвращени  излишне1Х укрупнени  зерен, однако лишнее количество углерода вступает в реакцию с вольфрамом или хромом, которые раствор ютс  в основе сплава с образованием карбида типа М.С или , вследстви чего сокращаетс  количество элементов, упрочн ющих твердый раствор. В частности , заметно снижаетс  долговечность предела ползучести. Дл  определени  правильного содеркани  углерода в сплаве четыре образца сплава р содержанием вес. %: Сг 23; -NX/ 18; TI 0,35; Zn Ol; N-i остальное, в которых содержание углерода измен лось от 0,03 до

0,14 вес. %, испытывались на предел ползучести при ЮОО-С и нагрузке 3 кг/мм (табл. 2).

При содержании углерода свыше 0,1 вес. % предел ползучести и сопротивление разрушению уменьшаетс  до

3/5, Чец выше содержание углерода, тем меньше предел ползучести. Оптимальное содержание углерода а сплаве составл ет 0,03%,

Титан или ниобий соедин етс  с углеродом , образу  карбид типа МеС, который предотвращает излишнее укрупнение зерен. Содержание титана, ниоби  или их смеси не должно превышать 1%. Дл  улучшени  обрабатываемости и повышени  прочности содержание этих элементов должно быть ограничено 0,7 вес.%.

В качестве примера в табл. 3 приводитс  зависимость между различными сочетани ми содержани  титана и ниоби  и пределом ползучести и сопротивлением разрушению при 1000°С и нагрузке 3 кг/мм в сплаве, вес, %: Сг 23; W 18; Mi остальное.

Алюминий образует тонкую окисную пленку на поверхности сплава, улучша  таким образом, стойкость сплава к окислению . Содержание алюмини  в предлагаемом сплаве ограничено ОД-1,О вес.%, предпочтительно ОД-О,5 вес. %.

В табл. 4 приведены химические составы известного и предлагаемого сплавов

Свойства предлагаемого и известного сплава приведены в табл. 5.

Результаты, представленные в табл. 5 получены при 1000°С и нагрузке 3 кг/мм .

Как видно из табл. 5, предлагаемые сплавы имеют больший предел ползучести и сопротивление разрушению, чем известный сплав.

Предлагаемый сплав может быть исползован дл  изготовлени  круглых прутков, тонколистовой стали, труб и кованых изделий , а также деталей газовых турбин или различных материалов дл  нагревательных печей.

1в 12

16 20

137

54 68

32 32 163

редлагаемы 19,8 . 20,6 0,5

«

23,7 16,7 0,6 19,1 21,4 0,4 23,8 17,5 О.5

Продолжение табл. 1

IT а б л и ц а 2

Таблица 3

0,03 Остальное 0,03 То же О,О7

0,014

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Л

   Таблица 5

   Долговечность сопротивления разрушению, ч Деформация растяжения, % 494 62 534 33 639 61 957 35 660 62 1017 33 1088 38 1089 28 1105 38 154 25

   Сплав на основе никеля, содержащий углерод, хром, вольфрам, карбидообразующий металл, по крайней мере один элемент из группы, содержащей бор и цирконий, отличающийся тем, что, с целью повышения жаропрочности, в качестве карбидообразующего металла он содержит ниобий и/или титан при следующем вес.

   соотношении компонентов сплава, %:

   Углерод 0,02-0,05

   Хром 19,1-23,7

   Вольфрам 16,7-21,4

   Титан и/или ниобий 0,2-0,6

   Один элемент_г иэ группы, . содержащей:

   бор цирконий Никель этом общее содержание хрома и всшьф0,014 0,03-0,11 Остальное при рама составляет 38-44 вес. %.