Сплав на основе твердого раствора карбида

 

Сплав содержит 3 7 мас. карбида ванадия, остальное твердый раствор карбида ванадия в никеле, содержащий 1,0 15,2 мас. карбида ванадия. Благодаря высокому содержанию карбида ванадия в сплаве твердый раствор карбида ванадия в никеле перенасыщен карбидом ванадия, что повышает твердость сплава и его коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Использование: наплавка рабочих поверхностей седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Целью изобретения является повышение твердости и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде. Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого раствора карбида ванадия в никеле дополнительно содержит карбид ванадия при следующем соотношении ингредиентов, мас. Карбид ванадия 3,0-7,0 Твердый раствор кар- бида ванадия в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида ванадия в никеле содержит 1,0-15,2 мас. карбида ванадия. При содержании в сплаве 3,0-7,0 мас. карбида ванадия и в твердом растворе карбида ванадия в никеле 1,0-15,2 мас. карбида ванадия его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида ванадия и твердый раствор карбида ванадия в никеле) имеет повышенные твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Как показали проведенные исследования при содержании карбида ванадия в сплаве менее 3,0 мас. и твердом растворе карбида ванадия в никеле менее 1,0 мас. твердость сплава и его коррозионная стойкость во фторсодержащей среде практически не отличаются от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле более 7,0 и 5,2 мас. соответственно образуются выходящие на поверхность образца из сплава волосовидные трещины, которые могут явиться источником развития ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. Проведенный патентно-информационный поиск показал, что предлагаемый сплав является новым, при этом отличительные признаки предлагаемого сплава не известны, на основании чего можно сделать вывод о соответствии его критерию изобретения "Существенные отличия". При отработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида ванадия в них и в твердом растворе карбида ванадия в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы. Сплав получали лазерной имплантацией (наплавкой) карбида ванадия в поверхностный слой никеля марки НП-2, для чего на поверхность никелевых пластин размером 25х10х10 мм наносили шликерное покрытие (пасту) слоем толщиной 100-200 мкм, приготовленное из порошков карбида ванадия дисперсностью 0,5-50 мкм на основе 5%-ного раствора канифоли в этиловом спирте. Имплантирование производили технологической лазерной установкой "Квант-15" при мощности излучения 4-12 Дж, положении фокусного пятна относительно поверхности пластины 4-12 мм, перекрытии полос при имплантации по площади 100-200 мкм. Фазовый состав полученного сплава (наплавленного слоя на никелевой пластине) изучали с помощью рентгеновского дифрактометра "Дрон-2" в кобальтовом монохроматизированном K_α-излучении. Металлографические исследования проводили на оптических металлографических микроскопах МИМ и на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Рентгеноспектральный микроанализ проводили на всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 и на сканирующем электронном микроскопе. Измерение микротвердости сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г шагом измерений 30 мкм. Проведенные исследования показали существование имплантируемого карбида ванадия в никеле со значительным перенасыщением твердого раствора карбида ванадия в никеле карбидом ванадия. Коррозионную стойкость сплава проверяли электрохимически в 0,1 М растворе плавиковой кислоты на потенциометре ПИ-50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПИ-002 методом линейной поляризации. В таблице приведены составы предлагаемого сплава, сплава-прототипа и данные по влиянию карбида ванадия на твердость сплава, на его коррозионную стойкость в 0,1 М раствора плавиковой кислоты и описание микроструктуры сплава. Как видно из данных таблицы, наибольшие показатели твердости сплав имеет при соответствии его заявляемым пределам по содержанию карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле (составы 1-3). При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле ниже заявляемых пределов (состав 4) его твердость и коррозионная стойкость практически не отличаются от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида ванадия в сплаве и твердом растворе карбида ванадия в никеле выше заявляемых пределов (состав 5) в сплаве наблюдаются выходящие на поверхность образца сплава волосовидные трещины, которые могут привести к ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. Предлагаемый сплав по сравнению со сплавом-прототипом, благодаря перенасыщению твердого раствора карбида ванадия в никеле карбидом ванадия, имеет значительно большие твердость (≈ в 2-2,5 раза) и коррозионную стойкость (≈ на 30%) во фторсодержащей среде, что позволяет использовать его для наплавки рабочих поверхностей седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений и повысить их стойкость и соответственно срок службы запорной арматуры.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ванадия в никеле, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида ванадия в никеле содержит 1,0 - 15,2 мас. карбида ванадия, а сплав дополнительно содержит карбид ванадия при следующем соотношении ингредиентов, мас. Карбид ванадия 3,0 7,0 Твердый раствор карбида ванадия в никеле Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1