Сплав на основе хрома и изделие, выполненное из него

 

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности в качестве инструмента для высокотемпературной изотермической штамповки. Предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, при этом он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %: Мо 10-40, Ti 0,1-1,5, Fe 3-15, O₂ 0,05-0,5, Al 0,5-15, Cr - остальное и изделие, выполненное из него. Использование предложенного сплава на основе хрома повышает жаростойкость, стойкость к межкристаллитной коррозии, стабильность структуры и сохраняет уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200^oС. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности в качестве инструмента для высокотемпературной изотермической штамповки.

Известен сплав на основе хрома, содержащий, мас.%: Мо - 10-35 Zr и/или Hf - 0,1-0,5 Fe - 5-15 О₂ - 0,05-0,15 Mn - 0,05-0,10 Mg - 0,005-0,01 Cr - Остальное РФ патент 1818877.

Сплав обладает низкой жаростойкостью и стойкостью к межкристаллитной коррозии при температуре 1200^oС и имеет низкую эксплуатационную твердость.

Из известного сплава изготавливают элементы технологической оснастки для высокотемпературной обработки материалов.

Недостатком изделий из известного сплава является малый срок службы при температуре 1200^oС без защитной атмосферы. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе хрома, содержащий, мас.%: Mo - 5-40
Zr - 0,1-1,0
Ti - 0,1-1,0
Fe - 5-20
O₂ - 0,05-0,5
N₂ - 0,05-0,5
Y - 0,05-0,5
Сr - Остальное
РФ патент 2060289.

Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокая жаростойкость, склонность к межкристаллитной коррозии при температуре 1200^oС и рост зерен, что приводит к снижению твердости в процессе эксплуатации.

Сплав используют для изготовления штамповых вставок, работающих без защитной атмосферы, применяемых при горячей изотермической штамповке деталей из жаропрочных сплавов.

Недостатком штампового инструмента из сплава-прототипа является структурная нестабильность в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200^oС (образование продуктов коррозии на границах зерен, контактирующих с атмосферой, и рост зерен в более глубокой зоне), что вызывает снижение уровня твердости и уменьшает срок службы изделия или требует проведения дорогостоящих восстановительных операций.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение жаростойкости, стойкости к межкристаллитной коррозии, стабильности структуры и сохранение уровня твердости в процессе длительной эксплуатации сплава на основе хрома без защитной атмосферы при температуре 1200^oС.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, который дополнительно содержит алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Mo - 10-40
Ti - 0,1-1,5
Fe - 3-15
О₂ - 0,05-0,5
Al - 0,5-15
Cr - Остальное
и изделие, выполненное из него.

Авторами было установлено, что при заявленном соотношении компонентов введение алюминия пропиткой в спеченные полуфабрикаты с остаточной открытой пористостью способствует формированию в несплошностях структуры интерметаллидных соединений (алюминидов), при этом повышается жаростойкость и стабильность структуры, сохраняется уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200^oС.

Пример конкретного осуществления
Сплавы, соответствующие предлагаемому составу и сплаву-прототипу, получены методом порошковой металлургии по следующей схеме: холодное формование сырых заготовок, спекание заготовок при 1300-1500^oС, пропитка алюминием, горячее изостатическое прессование в газостате по режиму: нагрев до 1300-1400^oС с выдержкой 0,5-1 час при давлении аргона 140-160 МПа. Контрольные испытания свойств материала проведены на стандартных образцах стандартными методами.

Химический состав предлагаемого сплава и сплава-прототипа представлен в таблице 1, а результаты испытания образцов приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом позволяет повысить жаростойкость в 1,5-3 раза, устранить межкристаллитную коррозию, обеспечить стабильности структуры и сохранить уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200^oС. Изделие из сплава на основе хрома повышает ресурс и надежность в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Мо - 10-40; Ti - 0,1-1,5; Fe - 3-15; О₂ - 0,05-0,5; Аl - 0,5-15; Сr - остальное.

2. Изделие из сплава на основе хрома, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2