Сплав на основе хрома и изделие, выполненное из него

 

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности. Изобретение позволяет повысить ударную вязкость, сопротивление циклической ползучести и стойкость к хрупкому разрушению в тонких сечениях гравюры штампового инструмента. Предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, цирконий, титан, железо, кислород, который дополнительно содержит углерод, никель, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Мо 10-35, Zr 0,3-1,5, Ti 0,3-1,5, Fe 1-10, О₂ 0,05-0,15, С 0,1-0,5, Ni 0,5-1,5, Cr остальное, и изделие, выполненное из него. Применение предлагаемого сплава позволит повысить эксплуатационную надежность и ресурс изделий. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности.

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 [1].

Недостатком известного сплава является низкая ударная вязкость.

Из известного сплава изготавливают технологическую оснастку для высокотемпературной обработки материалов.

Недостатком изделия из известного сплава является его малый срок службы в условиях ударных нагрузок.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе хрома, содержащий, мас.%: Мо - 5 - 40 Zr - 0,1 - 1,0
Ti - 0,1 - 1,0
Fe - 5 - 20
О₂ - 0,05 - 0,5
N₂ - 0,05 - 0,5
Y - 0,05 - 0,5
Cr - Остальное [2].

Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокая ударная вязкость и стойкость к циклической ползучести.

Сплав используют для изготовления штампового инструмента, применяемого при горячей изотермической штамповке деталей из жаропрочных сплавов.

Недостатком штампового инструмента из сплава-прототипа является склонность материала к хрупкому разрушению в тонких сечениях гравюр, что не позволяет получать изделия сложного профиля.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава на основе хрома и изделия, выполненного из него, а техническим результатом является повышение ударной вязкости, сопротивления циклической ползучести и стойкости к хрупкому разрушению в тонких сечениях гравюры штампового инструмента.

Технический результат достигается тем, что предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, цирконий, титан, железо, кислород, который дополнительно содержит углерод, никель, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Мо - 10 - 35
Zr - 0,3 - 1,5
Ti - 0,3 - 1,5
Fe - 1 - 10
O₂ - 0,05 - 0,15
С - 0,1 - 0,5
Ni - 0,5 - 1,5
Сr - Остальное
и изделие, выполненное из него.

Авторами было установлено, что при заявленном соотношении компонентов упрочнение дисперсными оксикарбидами препятствует зарождению и распространению трещин Гриффитса в изделии и обеспечивает повышение сопротивления циклической ползучести и ударной вязкости сплава. Так как сплав на основе хрома дополнительно содержит никель, который изменяет электронную концентрацию и уменьшает ковалентную составляющую межатомной связи, характерную для твердого раствора Mo-Fe-Cr. За счет этого снижается склонность сплава к хрупкому разрушению. Это обеспечивает возможность создания штампового инструмента со сложной гравюрой.

Пример конкретного осуществления
Сплавы, соответствующие предлагаемому составу и сплаву-прототипу, получены методом порошковой металлургии по следующей схеме: холодное формование сырых заготовок, спекание заготовок с последующим горячим изостатическим компактированием в газостате при температуре гомогенизации сплава 1000-1300^oС, давлении 800-2000 атм в течение 2-6 ч. Изготовленные образцы были подвергнуты высокотемпературному отжигу для снятия внутренних напряжений и дополнительной гомогенизации сплава. Контрольные испытания свойств материала проведены на стандартных образцах стандартными методами.

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

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом позволяет повысить ударную вязкость в 1,5-3 раза, улучшить сопротивление циклической ползучести и стойкость к хрупкому разрушению в тонких сечениях гравюры штампового инструмента.

Применение предлагаемого сплава позволит повысить эксплуатационную надежность и ресурс изделий.

Источники информации
1. Патент РФ 1818877.

2. Патент РФ 2060289.0

Формула изобретения

1. Сплав на основе хрома, содержащий молибден, цирконий, титан, железо, кислород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод, никель, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Мо - 10-35
Zr - 0,3-1,5
Ti - 0,3-1,5
Fe - 1-10
О₂ - 0,05-0,15
С - 0,1-0,5
Ni - 0,5-1,5
Cr - Остальное
2. Изделие, выполненное из сплава на основе хрома, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего химического состава, мас. %:
Мо - 10-35
Zr - 0,3-1,5
Ti - 0,3-1,5
Fe - 1-10
О₂ - 0,05-0,15
С - 0,1-0,5
Ni - 0,5-1,5
Cr - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1