Литейный сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей. Цель - уменьшение окисляемости и науглероживания поверхности отливок при проведении термообработки в эндогазовой среде. Сплав содержит, мас.%: хром 12,0-20,0; вольфрам 4,0-8,0; ниобий 4,5-7,0; молибден 0,5-5,0; алюминий 0,01-2,1; железо 0,1-5,0; цирконий 0,005-0,3; углерод 0,01-0,2; церий 0,001-0,2; бор 0,01-0,2; кремний 0,01-0,6; марганец 0,01-1,0; барий 0,001-0,2; кальций 0,001-0,02; никель - остальное. После термообработки в эндогазовой среде величина области внутреннего окисления составляет 0,008-0,085 мм, толщина области науглероживаемого слоя 0,006-0,024 мм; увеличение содержания углерода в поверхностном слое 0,015-0,118%; ударная вязкость при 700°С 1,3-2,4 1,3-2,4 мДж/м² ; трещиноустойчивость (количество отливок с трещинами из 1000 испытываемых) 7-20 шт. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе, и может быть использовано при изготовлении колес турбин турбокомпрессоров дизельных двигателей. Целью изобретения является уменьшение окисляемости и науглероживания поверхности отливок при проведении термообработки в эндогазовой среде. При термообработке отливок в эндогазовой среде колеса турбин турбокомпрессора подвергаются интенсивной внутренней коррозии. Этот процесс включает одновременно окисление и науглероживание. На поверхности турбоколес образуется окисная пленка, состоящая из комплекса окислов и шпинелей. Под ней в металлической фазе находится область внутреннего окисления, состоящая из металлической основы и окисных выделений. Ниже этой области образуется область науглероживания, в состав которой входят карбиды типа МС, М₆С, М₂₃С₆ и др. Введение бария и кальция заметно уменьшает скорость внутреннего окисления и науглероживания жаропрочных сплавов. Это можно объяснить повышением защитных свойств увеличивающейся окисной поверхности пленки благодаря заполнению дырок в дефектных местах решеток окислов при добавке бария и кальция, имеющих больший атомный радиус по сравнению с никелем и хромом, и образованию барьера, препятствующего диффузии. Барий и кальций, имеющие большое химическое сродство к кислороду, являются как бы газопоглотителями кислорода, что уменьшает зону внутреннего окисления. Кроме того, барий и кальций снижают энергию активности диффузии углерода в эндогазовой среде, что связано с образованием на поверхности устойчивых по отношению к углероду окислов бария и кальция. Таким образом, благодаря введению бария и кальция происходит уменьшение областей внутреннего окисления и науглероживания поверхности отливок при проведении термообработки с использованием эндогазовой среды. В лабораторных условиях готовят известный и предлагаемый сплавы. Шихтовую смесь переплавляют в индукционной печи с основной футеровкой. Заливку металла проводят в горячие кварцевые формы, изготовленные методом литья по выплавляемым моделям, имеющим температуру 670 - 700^оС. Составы сплавов приведены в табл.1. Сравнительные исследования свойств проводят в НПО "РостНИИТМ" на колесах турбин турбокомпрессоров, прошедших термообработку на Купянском литейном заводе с использованием эндогазовой атмосферы. Она состоит, %: СО 18-20, Н₂ 38-40, СН₄ ≅ 1, СО₂ < 1, азот - остальное. Термообработку проводят по режиму: закалка; нагрев от 700 до 1180^оС 3 ч; выдержка при 1180^оС 5 ч с дальнейшим охлаждением на воздухе до комнатной температуры; старение при 700 - 750^оС в течение 24 ч с охлаждением на воздухе. Результаты исследований приведены в табл.2. Как видно из данных табл.1 и табл.2, предлагаемый сплав обеспечивает снижение величины окисляемости и науглероживания поверхности отливок в процессе термообработки их в эндогазовой среде, что в конечном итоге повышает механические и эксплуатационные свойства изделий.

Формула изобретения

ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, вольфрам, ниобий, молибден, алюминий, железо, цирконий, углерод, церий, бор, кремний, марганец, отличающийся тем, что, с целью уменьшения окисляемости и науглероживания поверхности отливок при проведении термообработки в эндогазовой среде, он дополнительно содержит барий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром 12,0 - 20,0 Вольфрам 4,0 - 8,0 Ниобий 4,5 - 7,0 Молибден 0,5 - 5,0 Алюминий 0,01 - 2,1 Железо 0,1 - 5,0 Цирконий 0,005 - 0,3 Углерод 0,01 - 0,2
Церий 0,001 - 0,2
Бор 0,01 - 0,2
Кремний 0,01 - 0,6
Марганец 0,01 - 1,0
Барий 0,001 - 0,2
Кальций 0,001 - 0,02
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2