Прецизионный сплав на основе железа

 

ПРЕЦИЗИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий никель, титан и алюминий, отличающийся тем, что, с целью снижения его температурного коэффициента линейного расширения и повышения пластичности, ои содержит компоненты в спепуютем соотношении, мае. %: № кедь38-39 Титан0,5-0,6 Алюминий0,7-0,8 ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

tgllW

РЕСПУБЛИН

6% Of) 3 щ С 22 С 38/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВЗОРСНОМУ СЮЩЕТБЪСТВМ (21) 3626734/22-02 (22) 27.07.83 (46) 07,11,84. Бюл. У 41 (72) И. И. Пастернак, Ю. А. Грузнов, Н. И. Кельберин, В. С. Кустановнч и В. С. Поляк (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (53) 669.15-194 (088.8) (56) 1. Прецизионные сплавы, Справочник.

М., "Металлургия", 1974, с. 294 — 341.

2. Патент Японии Н 54 — 17638, кл, С 22 С 38/14 т опублик. 02.№79. (54) (57) ПРЕЦИЗИОННЫЙ CffrfAB НА ОС—

НОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий никель, титан и алюминий, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью снижения его температурного ко-эффициента линейного расширения и повыше.ния пластичности, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

Никель 38 — 39 .Титан 0,5-0,6

Алюминий 0,7-0,8

Железо Остальное

1122735

30,Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе железа, содер» жащим никель.в качестве основного легируЮ щего элемента, Известны прецизионные сплавы с низким температурным коэффициентом линейного рас. ширения (ТКЛР), имеющие железоиикелевую основу, которые широко применяются в точном приборостроении, метрологии, геодезии и лазерной технике. К их числу прежде всего,, еле- 10 дует отнести инвар, содержащий 36% никеля и 64% железа, с низким ТКЛР в интервале

20 — 100 С (1,5 10 К ), а также суперинвар (31% никеля, 4% кобальта, 0,6% меди, остальное железо), имеющий наиболее низкий ТКЛР !,0" 10 е K 1 до 100 С 11), Эти сплавы применяются как материал, от которого требуется практическое постоянство размеров в области комнатных темйератур, и не могут быль использованы в качестве конструкциоиного и строительного материала из-эа своих низких прочностных характеристик (бу 45 кгс/мм ).

Наиболее близким к изобретению по технической супщостн н достигаемому эффекту яв 25 ляется прецизионный сплав t2) на основе железа следующего химического состава, мас.%:

Никель 40

Титан и алюминий 1,5 — 2,0 (при содержании

Ti 0,5; А(1,01

Жег.:езо Остальное

Недостатками известного сплава являются повышенные значения температурного коэффициента линейного расширения и низкая пластичность, что снижает стабильность работы прецизионных устройств.

Цель изобретения — снижение температурного коэффициента линейного расширения и повышение пластичности, Цель достигается тем, что прецизионный сплав на основе железа, содержащий никель, титан и алюминий, содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

Никель 38-39 45

Титан 0,5-0,6

Алюминий 0,7-0,8

Железо Остальное

Сплавы выплавлены в открытой индукционной печи по стандартной технологии..

Варианты химического состава и свойства сплавов представлены в таблице.

Как видно иэ таблицы, механические свойства при сужении пределов по содержанию никеля до 38 — 39%, титана до 0;5 — 0,6%, алю- миния до 0,7 — 0,8% не ухудшаются, а величина

ТКЛР сплавов даже понижается, увеличивая стабильность работы прецизионных устройств.

Кроме того, понижение содержания титана и алюминия приводит к повышению относительного удлинения сплавов (в сплаве, содержащем 40% никеля, 1,0% титана, 1,0 алюминия, 3 = 34,9%; в сплаве содержащем

39% никеля, 0,6% титана, 0,8 алюминия, S = 40,0%).

При введении в железоникелевый сплав титана и алюминия в его структуре появляются неметаллические включения (карбиды титана, алюмосиликаты), снижающие- пластические свойства сплава. Поэтому снижение мак. симального содержания титана и алюминия (при их суммарном содержании 4 1,4%), не ухудшая регламентируемые свойства, приводит к повышению пластичности сплава.

Оптимальное содержание никеля 38—

39 мас. %. Уменьшение содержания никеля до 37%, а также увеличение др 41% приво дит к повышению ТКЛР до 4 10 К эа счет того, что при образовании фазы

Н11(Т1 М) из общего количества никеля уходит 3% и в матрице остается соответственно 34 и 37% никеля.

Таким образом, оптимальный состав сплава находится в пределах, мас.%: никель

38 — 39; титан 0,5 — 0,6; алюминий 0,7 — 0,8; остальное железо.

Предлагаемый сплав может использоваться для элементов металлоконструкций антенных и оптических устройств для астрономии и радюастрономии, В подобных устройствах из-за температурных деформаций возникают значительные трубности в.соблюдении нужной геометрической формы сооружений, заданной с большой точностью. Поэтому материалы для этих устройств должны обладать небольшим расширением и повышенными механическими свойствами. (Использование сплава инвар сдерживается величиной предела прочности (6в = 45 кгс/мм ).

В настоящее время для этих целей используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь. Применение предлагаемого сплава даст возможность облегчить и упростить конструкцию, а также существенно повысить ее эксплуатационные характеристики. Технология вьп плавки и пределы предложенного сплава не меняются но сравнению с используемой для сплава инпар.

1122735

ТКЛР,,с 10- К- в интервале от 20 до > кгс мма в кгс

Ммт

Содержание элементов, мас.%

:гс м

Тк

Никель Титан Алюми- Железо . 50 80 100

I ний

42,2 62,4 36,0 22,00 190

Остальное 1 4 2,0

38,0

2,3

1,7 2,2

1,6 2,0

1,5 2,0

38,0

41,6 62,0 37,0

2,5

38,5

2,5

41,5

63,5 36,0

2,4

39,0

1,9 2,2 2,5

39,0

39,0 0,7 0,8

2,9

0,3 0,7

2,6

36,0

0,5 1,0

3,0

40,0

20,0 180

l,0 0,7

1,0 1,0

40,0

3,0

2,9

40,0

20,0 190

П р и м е ч а н и е. Термообработка: нормализация при 1100 С, 15 мин, воздух.

Составитель Г. Дудик

Техред С.Легеза Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Козориз

Заказ 8104/25 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д.. 4!5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

0,5 0,7

0,6 0,8

0,5 0,8

0,5 0,7

0,6 0,8

l,9 2,7

21 24

2,2 2,7

2,0 2,7

2,3 2,8

42,0 64,0 35,0

40,0 63,0 36,0

37,8 62,0 35,0

38,0 40,0 28,0

35,9 62,0 34,0

35,0 64,0 39,0

34,9 67,0 39,0

2l 0 190

21,0 190

20,0 200

22,0 190

20,0 )9018 0 200

21,0 180