Сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к сплавам на основе никеля, применяемым в качестве сварного материала и присадочной проволоки при сварке изделий из чугуна. Задачей изобретения является повышение качества сварного соединения за счет снижения ослабления шва со стороны корня при потолочной сварке с одновременным снижением пористости и склонности к трещинообразованию. Сплав содержит следующие компоненты в масс. %: алюминий 0,6 - 1,6, титан 0,2 - 1,0, марганец 0,2 - 5,0, медь 0,1 - 3,0, железо 0,1 - 5,0, редкоземельные металлы 0,1 - 0,5, никель - остальное. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, применяемым в качестве сварочного материала и присадочной проволоки при сварке изделий из чугуна.

Известен сплав на основе никеля, используемый в качестве сварочного материала для сварки изделий из чугуна и содержащий, мас.%: алюминий - 0,3...1,5 титан - 0,25...0,45 медь - 5,0...25,0 никель - остальное (см. авт. св. СССР N 357251, МКл. C 22 C 19/00, публ. 1972, БИ N 33).

Этот сплав отличается высокой коррозионной стойкостью. Недостаток - склонность к трещинообразованию в околошовной зоне при сварке тонкостенных изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Сплав на основе никеля, защищенный авт. св. N 511371, МКл. 2 C 22 C 19/00, публ. 1976 , БИ N 15, содержит, мас.%: алюминий - 1,0...6,0 бериллий - 0,02...0,1 палладий - 0,5...2,0 никель - остальное
и используется в качестве сварочного материала и присадочной проволоки при сварке изделий из чугуна. Недостаток - склонность к трещинообразованию при сварке тонкостенных изделий из чугуна с шаровидным графитом. Кроме того, в сплаве используется дорогой и дефицитный металл - палладий.

Сплав на основе никеля (см. авт. св. СССР N 449963, МКл. 2 C 22 C 19/00, 1974, БИ N 42), содержащий титан, алюминий, марганец и ниобий, при соотношении компонентов, мас.%:
алюминий - 1,1...1,8
титан - 2,0...3,0
марганец - 1,0...1,6
ниобий - 1,0...4,0
никель - остальное
имеет высокую прочность и хорошую свариваемость с чугунами. Недостаток - склонность к трещинообразованию при сварке тонкостенных изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Наиболее близким к заявленному сплаву является состав сварочной проволоки, защищенный авт.св. СССР N 492394, МКл. 2 B 23 K 35/32, C 22 C 19/00, публ. 1975, БИ N 43. В состав этой проволоки помимо никеля входят марганец, медь, железо и редкоземельные металлы при соотношении компонентов, мас.%:
марганец - 0,5...10,0
медь - 0,01...3,0
железо - 0,05...15,0
редкоземельные металлы - 0,1...0,5
никель - остальное.

Сварочная проволока такого состава может использоваться при сварке открытой дугой серого, ковкого и высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Недостаток - при сварке в потолочном положении изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом со сквозным приваром невозможно получить качественное сварное соединение, так как со стороны корня шва образуется недопустимое ослабление шва сварного соединения (от 10 до 20% от толщины свариваемых листов).

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет снижения ослабления шва со стороны корня при потолочной сварке с одновременным снижением пористости и склонности сварного шва к трещинообразованию.

Указанная цель достигается тем, что в сплав на основе никеля, содержащий медь, марганец, железо и редкоземельные металлы, дополнительно введены титан и алюминий, а соотношение компонентов составляет, мас.%:
алюминий - 0,6...1,6
титан - 0,2...1,0
марганец - 0,2...5,0
медь - 0,1...3,0
железо - 0,1...5,0
редкоземельные металлы - 0,1...0,5
никель - остальное.

Процент содержания титана в сплаве превышает процентное содержание редкоземельных металлов не более чем в два раза.

Этот сплав на основе никеля используется в качестве сварочного материала или присадочной проволоки при сварке открытой дугой преимущественно тонкостенных изделий из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Ни один из известных сплавов, используемых в качестве сварочного материала или присадочной проволоки, не позволяет осуществить стыковое сварное соединение двух труб из высокопрочного чугуна без пор и по прочности сопоставимо с прочностью самой трубы.

Совокупное содержание меди, марганца, титана, алюминия и редкоземельных элементов в заявленных пределах позволяет получить плотный сварной шов с мелкозернистой микроструктурой, обладающий высокой прочностью и пластичностью при величине ослабления потолочного шва со стороны корня менее 5% от толщины свариваемой стенки.

Как увеличение, так и уменьшение содержания ингредиентов сплава приводит к ухудшению прочности сварного соединения и к увеличению ослабления потолочного шва свыше 5% от толщины свариваемой стенки.

Наличие меди и железа в сплаве способствует повышению прочности и коррозионной стойкости.

Добавка титана и алюминия в указанных пределах не только способствует подавлению пор, но и придает сварному шву жаропрочность, повышает стойкость против горячих трещин.

Введение редкоземельных элементов способствует приданию графиту шаровидной формы. Характеристики сварных соединений приведены в таблице.

Формула изобретения

1. Сплав на основе никеля, содержащий марганец, медь, железо, редкоземельные металлы и никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий и титан при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 0,6 1,6
Титан 0,2 -1,0
Марганец 0,2 5,0
Медь 0,1 3,0
Железо 0,1 5,0
Редкоземельные металлы 0,1 0,5
Никель Остальное
2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что количество титана в сплаве превышает количество редкоземельных металлов не более чем в два раза.

РИСУНКИ

Рисунок 1