Прецизионный сплав на основе железа

 

(19)SU(11)1145680(13)A1(51)  МПК ⁶    _C22C38/08(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) ПРЕЦИЗИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов сплавов для спаев со стеклом, обладающих повышенной морозостойкостью. Известен сплав, содержащий, мас. Никель 32,5 33,5 Кобальт 16,5 17,5 Углерод Не более 0,05 Кремний То же 0,30 Марганец -"- 0,40 Сера -"- 0,02 Фосфор -"- 0,02 Железо Остальное
Указанный сплав имеет недостаточную морозостойкость и выход годного по морозостойкости при температуре -196^о С. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату, является сплав, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. Кобальт 17 18,5 Никель 28,5 29,7 Кремний Не более 0,3 Марганец То же 0,4 Железо Остальное
Сплав может содержать углерод не > 0,03; фосфор и серу не более 0,02% каждого. К недостаткам известного сплава следует отнести:
неудовлетворительную морозостойкость при -196^о С;
низкий (38%) выход годного сплава по морозостойкости;
высокую себестоимость сплава. Целью изобретения является повышение стойкости при отрицательных температурах выхода годного и снижение себестоимости при сохранении температурного коэффициента линейного расширения. Цель достигается тем, что прецизионный сплав на основе железа, содержащий кобальт, никель, кремний, марганец и железо, дополнительно содержит хром, азот, церий и/или магний при следующем соотношении компонентов, мас. Кобальт 13,5-15,5 Никель 31,0-33,0 Кремний 0,01-0,30 Марганец 0,01-0,40 Хром 0,01-0,30 Азот 0,001-0,008 Церий и/или магний 0,005-0,30 Железо Остальное
Сущность изобретения заключается в дополнительном вводе в состав сплава хрома, азота, церия и/или магния. Добавление азота повышает морозостойкость сплава, т.к. аустенитообразующая способность азота приблизительно в десять раз больше, чем у никеля. Образуемые азотом неметаллические включения увеличивают количество дефектов упаковки, понижает стабильность дислокационной структуры, тем самым тормозя движение границ и препятствуя прохождению γ->α превращения. Добавки хрома также понижают точку мартенситного превращения, т.е. повышают морозостойкость сплава. Так, добавки хрома порядка 0,1 повышают морозостойкость сплава на 10-15^о С. Точка мартенситного превращения зависит от величины аустенитного зерна. Чем крупнее зерно, тем ниже морозостойкость сплава. ВС крупнозернистом аустените мартенситное превращение начинается на 15-25^оС раньше, чем в мелкозернистом, т. к. в крупнозернистой структуре вследствие меньшей протяженности границ легче образуются сдвиги кристаллической решетки, что активирует мартенситное превращение. Ускоряет мартенситное превращение и разнозернистость сплава. Добавки церия и магния способствуют образованию однородной мелкозернистой структуры (что особенно важно для сортамента диаметром 40-80 мм) и, таким образом, повышают морозостойкость сплава. Однако наряду с положительным эффектом повышения морозостойкости каждый из указанных элементов повышает величину ТКЛР, что ограничивает их максимально допустимые значения в сплаве. Кроме того, максимально допустимое содержание азота ограничивается также допустимым количеством образующихся неметаллических включений, ухудшающих качество спая. Указанное в заявке содержание компонентов является оптимальным, при котором обеспечиваются одновременно высокая морозостойкость и заданная величина ТКЛР при различных методах выплавки. Для сравнительного анализа выплавлены сплавы известного и предложенного составов. Плавку осуществляют в открытых индукционных печах, в основных тиглях. Разливку осуществляют в сухие формы. Составы сплавов и их свойства приведены в таблице. Как видно из таблицы, дополнительный ввод хрома, азота, церий и магния приводит к повышению морозостойкости, выхода годного, при одновременном снижении себестоимости. При этом ТКЛР сохраняется практически на одинаковом уровне как в известном, так и в предложенном сплаве.

Формула изобретения

ПРЕЦИЗИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий кобальт, никель, кремний, марганец и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости при отрицательных температурах выхода годного и снижения себестоимости при сохранении температурного коэффициента линейного расширения, он дополнительно содержит хром, азот, церий и/или магний при следующем соотношении компонентов, мас. Кобальт 13,5 15,5
Никель 31,0 33,0
Кремний 0,01 0,3
Марганец 0,01 0,4
Хром 0,01 0,3
Азот 0,001 0,008
Церий и/или магний 0,005 0,30
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2