Сплав на основе железа
Союз Советсккх
Соцкалксткческых
Рес ублкк
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! 1Х979521 (6! ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 20.03.81 (21) 3262770/22-02 (53)M. Кл.
С 22 С 38/14 с присоединением заявки И—
3ЪеударстеаивИ каннтет
СССР (23)Приоритет по пелак нэебретеннй н еткрытнй
Опубликовано 07 12 82 Бюллетень J6 45
Дата опубликования описания 07.12.82 (53) УДК 669.14-194 (088.8) (72) Авторы изобретения
Н. Г. Чомова и П. Ю. Панин с . ° п., ; i
\т f („.)
Зна ни мет л г
Центральный ордена Трудового Красного научно-исследовательский институт черной нм. И. П. Бардина (71) Заявитель
4 ур иг,. (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА
420 С
160 ГПа
1200 MIla
1000 МПа
700 — 800 МПа
14%
Изобретение относится к металлургии, а именно к прецизионным сплавам, нашедшим применение при изготовлении упругих чувствительных элементов датчиков давления и виброзлементов, обеспечивающих высокую надежность и точность работы приборов и измерительной аппаратуры.
С этой целью для ответственных деталей применяют сплавы, модуль упругости которых не чувствителен к изменению температурных условий.
Известен сплав (1) следутощего состава, вес.%:
Никель 43
Титан 2,8
Кремний 0,3
Углерод 0,05
Кобальт 12
Алюминий 1,0
Марганец 0,3
Сера и фосфор Не более 0,02
Сплав обладает следующими физическими свойствами:
Температура Кюри
Модуль упругости
Температурный коэффициент модуля упругости 130 10 С
5 Изготовляемые из сплава упрутие чувствительные элементы используются при нагреве до
300 С. После двойной терьптческой обработки сплав имеет следующие значения механичес1О ких свойств:
Предел прочности
Предел текучести
Предел упругости
Удлинение
Недостатками сплава являются низкая температура (300 С), до которой модуль упругости мало изменяется, что определяется точкой Кюри, и низкий уровень предела упругости после двойной термической обработки, 20 составляющий 700 — 800 МПа.
Известен сплав (2), содержащий, вес.%:
Никель 22,5 — 44,0 Ниобий 2,5-6,0
979521 4
Алюминий 0,5-3,0
Марганец 0,1-0,4
Кобальт 10-35
Титан 2,1 -4,0
Кремний 0,1-0,4 5
Железо Остальное
Сплав характеризуется удовлетворительной пластичностью в горячем и холодном состоянии. Оптимальные свойства достигаются в состоянии после механо-термической обработки,10 состоящей из холодной деформации со степенью наклепа 3% и последующего старения при 600 — 700 С и имеют значения:
Предел прочности 1600 МПа
Предел упругости 1300 МПа 15
Модуль упругости 170 ГПа
Предел текучести 1500 МПа
Удлинение 3%
Температурный коэффициент модуля упру- 20 гости +50106С
Упрочнение сплава двойной термической обработкой не обеспечивает такие высокие значения прочностных и упругих свойств:
Предел прочности 1200 МПа
Предел упругости 800 МПа
Предел текучести 1000 МПа
Удлинение 8%
Прочностные характеристики сохраняют свои значения до 400 С. 36
Недостатком этого сплава является низкий уровень прочностных и особенно упругих характеристик в состоянии после двойной термической обработки, что не позволяет испольэовать сплав в качестве материала для упругих чувствительных элементов специального назначения.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и доститаемому эффекту является сплав на основе железа (3), содержа-,щ щий, вес.%:
Никель
Хром
Титан
Кремний
Марганец
Алюминий
Кобальт
Железо
32-48
0 — 10
1,5- 3,5
0,3-2,0
0,4-3,0
0,5-3,0
5 — 25
Остальное
56
Однако известный сплав имеет недостаточный уровень упругих свойств.
Целью изобретения является повышение предела упругости сплава.
Поставленная цель достигается тем, mo
55 сплав на основе железа, содержащий никель, кобальт, титан, алюминий, марганец и кремний, дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Никель 18,9 — 35,3
Титан 0,4-3,8
Кобальт 19,1 — 40,5
Алюминий 0,3-3,1
Марганец 0,05 — 1,0
Кремний 0,05 — 1,0
Цирконий 0,001 — 1,5
Железо Остальное
В качестве примесей сплав может содержать серу и фосфор не более 0,02% каждого.
Железоникелевые сплавы применяются в датчиках давлении, работающих до 100-200 С.
Наиболее важной характеристикой материал;., используемого для изготовления упругих чувствительных элементов датчиков давления, является устойчивосп сплава к микропластическим деформациям, характеризующаяся значениями р д упругости (6 Î р о 5
1 вышение предела упругости дает возможность расширить диапазон работы приборов, уменьшить их габариты и сэкономить дорогостоящие материалы и оборудование, используемые при термостатировании.
В табл. 1 приведены химический состав и физико-механические свойства исследованных сплавов, упрочненных двойной термической обработкой по режиму: закалка 950 C + старение 650 С.
Предлагаемый сплав обладает высокими прочностнымн и упругими cBNocTBBMH) хорошей деформируемостью в горячем и холодном состоянии, имеет малые значения температурного коэффициента модуля упругости в интервале температур от -60 до 500 С.
В холодном состоянии после умягчающей термической обработки сплав имеет удлинение
35-38%, что .позволяет изготовлять из него листы, ленту, проволоку и трубы. Горячая пластичность предлагаемого сплава несколько выше, чем известного.
В табл. 2 даны результаты испытания сплавов на кручение при высоких температурах. .Предлагаемый сплав имеет широкий интервал значений температурного коэффициента модуля упругости. Его величина находится в пределах от -50 .10 6 до +50 .10 6 С, проходя через нулевые значения.
Сплав рекомендуется для применения в упругих чувствительных. элементах датчиков давления сложной формы, упрочненных двойной термической обработкой и работающих при высоких температурах.
Экономический эффект от применения сплава составляет 1400 тыс. руб.
979521 л
° Ч C
3 8 8 ь м ч Ж о 8 о О R О т ) СЧ о м о> а а о, а >. о оДО
М) о о о о
"Ф о
%/) о еч о о о
8 о о»
° /1 о (р < 4 о
C) МЪ 1О 3 сч сч о с 1 с 4 О о ф о
С ) M C4
4 Ф Vl ф о о ф
С< Ф д >Й
Ы ф
О а о
Ф о
g о
Ф а
5 о
С> се 35
Е о ж
Й
Ф
979521
Т а б л и а 2
Температура испьпаний, С
1150
Предлагаемый
35
Известный
35
30
Составитель С. Деркачева
Техред М.Надь
Корректор М. Демчнк
Подписное
Редактор А. Гулько.Тираж 660
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 9285/10
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Сплав на основе.-железа, содержащий ни1$ кель, кобальт, титан, алюминий, марганец и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения предела упругости, он дополнительно содержит цирконий при следуюших соотношениях компонентов, вес.%:
Никель . 18 9 — 35,3
Кобальт 19,1 — 40,5
Титан 0,4-3,8
Алюминий 0,3-3,1
Марганец 0,05 — 1,0
Кремний 0,05 — 1,0
Цирконий 0,001 — 1,5 . Железо Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. ГОСТ 10999 — 74. Сплавы нрецнэнонные.
Марки.
2. Авторское свидетельство СССР N" 665015, кл. С 22 С 38/14, 1979.
3. Авторское свидетельство СССР N 170541, кл, С 22 С 38/58, 1964.
