Сплав

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). С целью достижения уровня ТКЛР, близкого к ТКЛР керамики в интервале температур 100-1000°С и повышения жаростойкости, предложен сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и титан, в который дополнительно введены алюминий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,04- 0,05; кремний 0,25-1,0; марганец 0,5-0,8; хром 30-35; алюминий 0,5-1,0; лантан 0,15- 0,9; железо - остальное. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s С 22 С 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814950/02 (22) 15.01,90 (46) 30.04;92. Бюл, ЬВ 16 (71) Институт металлургии им. 50-летия

СССР (72) Ф.Н.Тавадзе, А.Д.Неуймин, Д.Д.Эбаноидзе, О,И.Микадзе, З.М.Гилаури, М.А.Ратишвили, Д,Д.Чипашвили, Н,Д.Копалейшвили и Т,Г.Дзиндзибадзе (53) 669.14.018.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1491011, кл. С 22 С 27/06, 1987.

Прецизионные сплавы. Справочное изд. М.: Металлургия, 1983.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с определенным термическим коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), близким к ТКЛР керамики.

Электрохимические устройства с твердым электролитом находят широкое применение в таких областях производства, как металлургия, энергетика, химия и машиностроение.

В настоящее время подавляющее большинство электрохимических устройств изготовляются в чисто керамическом варианте.

Использование металла вместо керамики в качестве конструкционного материала для изготовления газоподводов и токоотводов во многом зависит от разработки материала, который, наряду со строго определенным температурным изменением коэффициента термического расширения в

Я2„„1730191 Al (54) СПЛАВ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке жаростойкого сплава с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), С целью достижения уровня ТКЛР, близкого к

ТКЛР керамики в интервале температур

100-1000 С и повышения жаростойкости, предложен сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и титан, в который дополнительно введены алюминий и титан, при следующем соотношении компонентов, мас."-,ь углерод 0,04—

0,05; кремний 0,25 — 1,0; марганец 0,5-0,8; хром 30 — 35; алюминий 0,5-1,0; лантан 0,15—

0,9;железо — остальное. 1 табл. интервале температур 100-1000 С, будет обладать также и высокой жаростойкостью на воздухе при этих температурах. Такое требование обусловлено критерием совместимости конструкционного металлического материала (газоподводов, токоотводов) и твердого электролита (керамики), являющегося основной частью электрохимических устройств.

Из известных материалов наиболее подходящим для этой цели представляется сплав на основе хрома (см, авт. св.

М 1491011, 1987), термический коэффициент линейного расширения которого в интервале температур 100-1000 С составляет(10,0 — 10,2) 10 град . Сплав обладает также и достаточно высокой жаростойкостью.

Недостатком данного способа является

его нетехнологичность. В связи с высоким содержанием в нем хрома выплавка обяза1730191

0,04 — 0,05

0,25 — 1,0

0,5-0,8

30-35

0,5 — 1,0

0,15 — 0,3

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Алюминий

Лантан

Железо

Химический состав, мас.В

C:>i чп Се й! Ti

Сплав мг/сма (аа lооч

1200 С), La

- 1ОО 600

100"

300

0,l

0 15

0,2

0>3

0,4

8,2

7,7

7,5

7,!

6,9

11>4

10,6

10>3

10,5

10,2

1l,4

10,6

10,4

10,8

10,4

10,8 11,1

10,6 10,6

10,5 11

11 11

10>8 11

0,25 0,4 27,5

0,5 0,5 30,0

0,75 0,6 32,0

l,0 О 8 35 О

1,25 1,0 37,5

1 0,03

2 0,04

3 0,04

4 0,05

5 0,06

Прототип 0,08

8,4

7,Э

7,В в,о

8,0

0,3 0,1

0,5 0,15

0,7 0,25

1,0 0,3

1,2 0,35

9,9 11

8,9 9,2

8,9 9,1

9,3 9,5

9,3 9>5

11,3

10,3 э,в

10,2

10,1

0,8 0,75 25,5

8,3

0,2

10,2

Кера" мика тельно должна осуществляться в нейтральной атмосфере, а горячий предел — ковка, прокатка в связи с весьма малой пластичностью материала требует горячее прессование-экстрюзию.

Из известных сплавов наиболее близким по химическому составу к предлагаемому является хромистая жаростойкая сталь

15Х25Т, содержащая, мас.%: углерод 0,15; кремний 1,0, марганец 0,8; хром 24,0 — 27,0; титан 0,2.

Недостатком известного сплава является то, что температурное изменение коэффициента линейного расширения не обеспечивает совместимость керамики и металла, а также недостаточная жаростойкость.

Целью изобретения является повышение.уровня жаростойкости и достижение необходимого температурного изменения

ТКЛР сплава, обеспечивающего совместимость керамики и металла в интервале температур 100 — 1000 С, Вместе с тем, сплав должен выплавляться на воздухе и обладать способностью подвергаться свободной ковке на воздухе.

Цель достигается тем, что в сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, дополнительно введен алюминий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Углерод 0,03 — 0,05

Кремний 0,5-1,0

Марганец 0,5-0,8

Хром 30-35

Алюминий 0,8 — 1,2

Титан 0,15 — 1,25

Лантан 0,15 — 0,3

Физическая сущность изобретения заключается в том, что добавка алюминия и лантана обеспечивают образование прочной окисной пленки на поверхности сплава, что способствует повышению жаростойкости, а повышение содержания хрома до 30—

35% создает при указанном сочетании остальных компонентов сплава такое изменение ТКЛР с температурой, которое обеспечивает совместимость с керамикой в интервале температур 100 — 1000 С.

5 Вместе с тем, даже максимальное содержание хрома 35% позволяет выплавлять сплав на воздухе и подвергать слитки свободной ковке на.воздухе.

Примеры конкретного осуществления.

10 Предлагаемый сплав выплавляли в высокочастотной индукционной печи МГП-52 в тигле с основной футеровкой. После отжига при 800ОС слитки ковали на полосы 10 х 50 мм, из которых изготовляли образцы для изме15 рения жаростойкости и ТКЛР. В таблице приведены составы опробованных сплавов и их свойства, жаростойкость W мг/см, опг ределенная по величине привеса при окислении на воздухе за 100 ч и коэ1 фициент

20 термического расширения а 10 град, В результате проведенных испытаний установлено, что предложенный сплав обладает приближенным к ТКЛР с керамикой, а из опытных сплавов лучшим комплексом

25 свойств обладает сплав ¹ 3.

Формула изобретения

Сплав, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью. достижения

30 необходимого уровня температурного коэффициента линейного расширения, обеспечивающего совместимость керамики и металла в интервале температур 100—

1000 С и повышение уровня жаростойко35 сти, он дополнительно содержит алюминий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Термический коэффициент линейного расширения ! .-6 -1 о

1 l0 град в интервале температур, 10,0 11,1 11,2 13,3 11,4 10,8

7,64 8,2 8,65 9,03 9,56 9,73 10,0 10,36