Сплав на основе никеля

 

(l9) (II) СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОцИАлистических

РЕСПУБЛИК (sI)s С 22 С 19/65

2, цирконий

Медь

Кремний и/или марганец

Алюминий

Р3М

Бор.

Железо

Никель

1-7,5

0-5

1-7,5 до 5

Хром

Алюминий

Марганец

Тантал

Вольфрам

Р3М

Кремний

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.I ÊÍÒ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4&13607/02 (22).11,04.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Производственное объединение "Уралмаш" . (72) В.К. Фарафонов, A.Ê. Рослик, Л.К. Кекорин, В.И. Ларжевский. Ю.П. Ситчихин и И.H.

Сухотерин (53) 669.245 (088.8), (56) Патент Великобритании

t4 2056491, кл. С 22 С 19/05, 1982, Авторское свидетельство СССР

l4 1441812, кл. С 22 С 19/05, 1988. (64) CnflAB НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ (57) Изобретение относится к металлурги, в частности к сплавам, предназначеннцм для проплавления литых деталей, работающих при повышенных температурах под йагрузкой s агрессивных газовых средах, Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам, предназначенным для изготовления литых деталей, рабфак)щих при повышенных температурах под нагрузкой в агрессивных газовых средах, содержащих соединения серы.

Известны высокотемпературные коррезионностойкие сплавы на основе никеля и покрытия из них для жаропрочных сплаве,. содержащие, мас,%:

Коррозионностойкие спл аы

Углерод .. 0,55-2,5 0,58-2,5

Хром 26-40 32-46Молибден и/или вольфрам 6-15 8-.15

Ниобий, титан, ванадий, тантал, гафний, содержащих соединение серы. Цель — повышение жаростойкости в серосодержащих газовых средах. Сплав содержит, мас. : хром 35,5-37,0; железо 20,5-22,0; марганец

5,5-7,0; кремний 1,0-1,5; титан 0,4-1,0; бор

0,001-0,01; кальций 0,001-0.05; никель остальное. Сплав обеспечивает величину скорости окисления в газовой среде, содержащей $02 при ($02- 02 =.1;8), при

700 С - 0,06-0,44 г/м2 ч; при 900 С0,09-0,78 г/м .ч. Предел прочности при растяжении при20 Ссоставляет490 520 МПа, при 800 С -215-244 МПа; условный предел текучести при 20 С 297-320 МПа, при 800, С вЂ” 174-199 МПа; относительное удлинение при 20 С вЂ” 19,8-24,8 ; при 800 С вЂ” 16.719,4 ; относительное сужение при О С—

21,1-22,7 ; при 8000 С -17,9-20,47;. 2 табл.

0-5 0-5

0-2 . 0-2

0-2 0 — 2

0-1 0-1

0-25 0-25

Остальное

Сплав для покрытия

10-50

3-15

0,1 — 10

До 8

До 5

До 5

До 12

1712443

Гафний До 10

Титан До 5

Благородные металлы . До 15

Оксиды тугоплавких металлов До 5 5

Никель и железо Остальное

Однако эти сплавы не обладают высоким.уровнем стойкости к термическим напряжениям при тепловых ударах и жаростойкости в серосодержащих газовых 10 средах, продуктах сгорания высокосернистых топлив.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав на основе никеля, содержащий, мас. )ь: 15

Хром 35,5-37,0

Железо 20,5-22.0

Марганец 6.0-7,5

Кремний 1,0-1,5

Азот. 0,05-0,3 20

Бор 0,001-0,01.

Кальций 0,001-0,05

Никель Остальное .

Этот сплав обладает при повышенных температурах высоким. уровнем прочно- 25 стиых свойств и удовлетворительно низкой скоростью окисления в серосодержащих газовых средах. Однако уровень жаростойкости указанного сплава при повышенных температурах 790 900 С недостаточен для 30 обеспечения высокой эксплуатационной стойкос"ги деталей из данного материала.

Цель изобретения — повышение жаростойкости в серосодержащих газовых средах. 35

Для достижения указанной цели сплав на основе никеля, содержащий Cr, Fe„Mn„

Sl, 8 и Са, дополнительно содержит Т1 при следующем соотношении компонентов, Map % 40

Хром 35,5-37,0

Железо 20,5-22,0

Марганец . 5,5-7,0

Кремний 1,0-j„5

Титан 0,4-1,0 45

Бор 0,001-0,01

Кальций 0,001-0,05

Никель Остальное

Сплав может содержать примеси, мас.%: 50

Углерод До 0,4

Сера До 0,035

Фосфор До 0,035

Оптимальным содержанием Tl в предложенном сплаве является 0,4-1,0мас. Т1 55 в таких количествах способен снизить скорость коррозионных потерь эа счет легирования защитной окалины-оксида Сг Оз

2+ титаном. Небольшие добавки катионов Tl с меньшей валентностью, чем у хрома (CP+} по теории окисления Вагнера повышают концентрацию электронных дырок, а следовательно, понижают концентрацию катионных вакансий и уменьшают скорость окисления.

При содержании Tl больше 1,0 мас.% нет дальнейшего повышения эффекта.

При содержании Мп менее 5,5 мас. и минимально допустимбм содержании Ni (31,44 мас, ) не обеспечивается стабильная аустенитная структура сплава. что приводит к ухудшению его жаропрочных свойств.

При содержании Мп более 7.0 мас. $ окалиностойкость ухудшается до уровня известного сплава.

Состав сплавов приведен в табл. 1.

Сплавы выплавлялись в открытой индукционной печи, Испытания предложенного и известного сплавов проводили на образцах в литои состоянии после нормализации от 1100 С.

В табл. 2 приведены данные по жаростойкости в газовой среде, содержащей серни- стый ангидрид S02 (S02 — 02 = 1:8), и уровню механических свойств при 20 и 8000 С.

Как видно из данных таба. 2, предложенный сплав обладает достаточно высокой жаростойкостью в агрессивных серосодержащих средах, превышающей соответствующий уровень у известного сплава в среднем в 8,5 раз при таком же уровне высокотемпературной прочности. У сплава. с запредельными значениями компонентов (4, 5) жаростойкость снижена до уровня известного сплава.

Технико-зкономическая эффективность предложенного сплава заключается в том, что он обладает высокими литейными свойствами, не склонен к образованию горячих трещин и обеспечивает получение качественных отливок.

Предложенный сплав обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость деталей, работающих при повышенных температурах в условиях нагрузок и тепловых ударов в продуктах сгорания высокосернистых топлив.

Формула изобретения

Сплав на основе никеля, содержащий хром,железо,марганец, кремний,бор,кальций, отличающийся тем, что, е целью повышения жаростойкости в серосодержащих газовых средах, он дополнительно содержит титан-при следующем соотношении компонентов, мас. ф:

Хром 35,5-37,0, Железо 20,5-22,0

Марганец 5,5-7,0

Кремний 1,0-1,5

1712443

Титан

Бор

0,4-1,0

0,001-0,01

0,001-0,05

Остальное

Кальций

Никель

Таблица1

Химический состав сплавов

П р и м е ч а н и е.* Составы 4 и 5 - запредельные значения.

Таблипа2, Свойства cwssoÚ

Запредельные составы

Ореплоаеиныд сплав

Г Т

Невестина сплав

Температура испытании, С

4 >

1>27-1,40

2,3&-2,78

2,02-2, 17

0,64-0 ° 85 0,73-0,92

1,33-1,82 2,03-2,45

î aS-l, 27 1,98-2.11

700 0 ° 06"0,09

8оо o,11-о,20

900 0>09-0,22

0,42-0,44

0,7&-0,89

0,67-0, 78

Оэ 173 >21

0 42-0, 51

0,27-0,35

512-520 509-520 580"592

215 "228 213-235 264-288

490-498

230-г44

501 513

223-231

Ородел прочности

rgb растлпеиии, 101а го

800

536-577

197-216

220-237

116-126 ус валид предел те« иучести> 101а

Относительное удтв иеиие> а

Относительное сузв5ам> а

Состааюеаь А.Рослик

Редактор В.Пчолинская Техреду ММергентал

Корректор Л.Бескид, Заказ 512 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский к©мбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Скорость окислении при равличивд температуре; г/иа. ч

&00

303-309

190-196

23> 3-24,8

18,6-19,1

21,8-22,5

l,7>9-19>7

297-.316

174 197 . 22,4-22,В

Эо.г-79,4

2Э>Э.22ь2

18.519,7

309"320

195-199

l9,2-20,8

16,7-.18,4

21>5-22,7

18,l-20,4

19 7 21>0

18,3-19,9

20>4 22>7

19,2-20,0 зо&-307

193-2О9

9,8-10 >5

6,0-7,3

9,5-9 9

6,2-8,. 4

248-311

129-148

° 37 ° 2-46,9

32,0-38,9

60 ° 2-64,9

32>4-40,7