Сплав на основе железа

 

О П И С А Н И Е 572529

Со.оз Советских

Социялис инеохнх

Республнх (12 ) (61) Дополнительное к BBT. свид-ву (22) Заявлено 12.04.76 (21) 2346012/02 с присоединением заявки № (51) М. Кл.е С 22С 38/52

Госудерствевный комитет

Совета айви.истроо СССР по лелем ивооретеннй и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 28.09.77 (53) УДК 669.25 26 24 293-018.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Ширяева, А. И. Захаров, A. Н. Масалов и Ф. Б. Улановский (71) Заявитель

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

49,0 — 52,0

8,5 — 9,0

1,0 — 4,0

0,01 — 0,6

Остальное

Кобальт

Хром

Никель

Ниобий

Железо

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе железа.

Сплав предназначается для элементов приборов, размеры которых должны оставаться постоянными в процессе эксплуатации при изменении температуры. Элементы приборов и:. этого сплава могут работать в условиях агрессивной среды: в морской воде, щелочи, аммиаке.

Известны сплавы, содержащие кобальт и железо в качестве основных компонентов, легированные хромом, углеродом и ниобием.

Сплав, содержащий, вес. %: хром 8 — 35; железо 3 — 25; кобальт + никель остальное, относится к дисперсноупрочненным сплавам, характеризуется повышенной устойчивостью к эрозии при высокой температуре (1).

Сплав, содержащий, вес. %: кобальт 50; хром 28; железо 20; углерод 0,05 — 0,12; ниобий 0,5 — 2,2, рекомендуется для работы в высокотемпературных печах (2).

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав следующего химического состава, вес. :

Кобальт 53 — 55

Хром 9 — 10

Железо Остальное (3)

Известный сплав обладает низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). В интервале температур 20—

60 С ТКЛР равен (0,6 — 1,0))(10 — град — . С увеличением температурного интервала

ТКЛР резко возрастает и в интервале 20—

5 300 С он равен (11 — 12);(10 †град †.

Такой сплав не пригоден для использования в приборах, работающих при температурах ниже 20 С и выше 60 С, так как низкий температурный коэффициент линейного расшире10 ния наблюдается в узком температурном интервале 20 — 60 С. Незначительные деформации приводят структуру этого сплава к необратимому ч — а -превращению, что изменяет объем и увеличивает при этом температурный

15 коэффициент линейного расширения до

16.10- град —

Целью изобретения является стабилизация у-фазы, расширение рабочего интервала температуры использования сплава и снижение

20 температурного коэффициента линейного расширения. Это достигается тем, что сплав на основе железа, содержащий кобальт и хром, дополнительно содержит никель и ниобий при следующем соотношении компонентов, вес. %.

572529

В качестве примесей сплав содержит, вес. ..

Марганец 0,2 — 0,4

Кремний До 02

Углерод До 0,03

Температурный коэффициент линейного расширения сплава 0,2 — 0,6 10 — град — в интервале температур плюс 20 — минус 196 С и

1,3 — 2,4 10 — град — в интервале температур

20 — 300 С; коррозионная стойкость свыше

4600 ч в морской воде при 40 С.

Сплав выплавляют в открытой индукционной печи по обычной технологии выплавки сплавов на кобальтовой основе.

Химический состав сплава приведен и табл. 1.

Таблица 1

Химический состав, вес. ;, Пример

Fe и примеси

Мп

Cr

Со

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

0,22

0,22

0,25

0,38

0,01

0,4

0,5

0,6

1,0

2,1

2,8

3,8

8,83

8,84

8,87

8,81

52,0

51,9

50,0

49,3

В качестве примесей в сплаве присутствуег Свойства предлагаемого сплава приведены до 0,2 вес. /о кремния, до 0,03 вес. /, углеро- 10 в табл. 2, да и марганец в указанных количествах.

Таблица 2

ТКЛР.10 град в интервале температур

Коррозионная стойкость в морской воде при 40 С, ч

Пример плюс 20 — минус 196 С

20 †3 С

2,4

2,1

1,8

1,3

Свыше 4150

Свыше 4270

Свыше 4600

Свыше 4600

0,6

0,5

0,4

0,2

11,1 — 12,0

Свыше 3500

Известный сплав (31

9,8 — 12,3

Формула изобретения

Сплав на основе железа, содержащий кобальт и хром, отличающийся тем, что, Подписное

Заказ 2097/18

Изд. Ко 727 Тираж 778

Типография, пр. Сапунова, 2

Как видно из табл. 2, величина температурного коэффициента линейного расширения предлагаемого сплава значительно ниже, чем у известного.

Предложенный сплав имеет устойчивую у-фазу при деформации со степенью обжатия

75 и при охлаждении до температуры ниже минус 196 С. Сплав имеет низкий температурный коэффициент линейного расширения в интервале температур от минус 196 С до плюс

300 С наряду с высокой коррозионной стойкостью в морской воде (свыше 4600 ч при 40 С).

Технология выплавки предложенного сплава не меняется по сравнению с используемой для известного сплава. с целью стабилизации у-фазы, расширения рабочего интервала температуры использования сплава и снижения температурного коэф15 фициента линейного расширения, он дополнительно содержит никель и ниобий при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Кобальт 49,0 — 52,0

Хром 8,5 — 9,0

20 Никель 1,0 — 4,0

Ниобий 0,01 — 0,6

Железо Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Патент США М 3595710, кл. 148-31, 1971.

2. Реферативный журнал «Металлургия»

ЗИ664 «Десять лет опробования сплавов типа ИМСо-50», 1974.

3. Свечников В. Н. и др. Сплавы с малым

30 коэффициентом линейного расширения.

МИТОМ Ко 3, 1969, с. 65 — 66.