Жаропрочный сплав на основе никеля

 

Союз Советских

Социалистичаскив

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i>i684915 (63) Дополнительное к авт. свид-ву

<я)м. к . (22) Заявлено 21ф4.78 (21) 2606688/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

С 22 С 19/05

Государственный комнтет

СССР по делам изобретений н откр ытн и (53) УДК 669. 24-018..821(088.8) Опубликовано 15,06.81, Бюллетень N9 22

Дата опубликования описания 15.06.81 (72) Авторы изобретения

В.В.Ртищев, Т.М.Гребцова, В.В. Новиков, Н.м. Веселова и Г.Д.Пигрова

Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования, Завод

"Электросталь" и Производственное объединение

"Невский завод" им. В.И.Ленина (71) Заявители и (54 ) ЖАРОПРОЧНЫЯ СПЛАВ HA ОСНОВЕ НИКЕЛЯ - .- Р „". Я

Изобретение относится к металлургии сплавов, в частности сплавов, содержащих никель в качестве основы и используемых для изготовления лопаток, дисков и других деталей для

5 газотурбинных установок.

Для изготовления лопаток, дисков и других деталей для газовых турбин широко применяются жаропрочные сплавы на основе никеля, содержащие в качестве легирующих добавок хром, алюминий, титан, молибден, вольфрам, кобальт, ниобий, углерод и ряд других элементвв."

Наиболее близким к изобретению является сплав, имеющий следующий химический состав, вес.Ъ: хром 14-16, алюминий 1,7-2,2, титан 1-1,4, молибден 3-5, вольфрам 4-6, кобальт

5-6, ниобий 1,4-2, бор 0,001-0,1, 20, углерод 0,1-0,16, никель — остальное.

В термическую обработку сплава входит закалка при 11500С в течение

3 ч .и отпуск (технологическое старение ) при 800оС в течение 20 ч.

Относительное удлинение и относительное сужение известного сплава ссцруавляют соответственно: при

200С - 31 и 38Ъ, при 600оC — 20 и

25%. при 750"С вЂ” 26 и 40Ъ, а удар- 30 ная вязкость при 20оС составляет

10 кгс/см .

Однако химический состав этого сплава обуславливает развитие при длительном старении в области умеренно повышенных температур процессов дальнего упорядочения матрицы и вЫделения повышенного количества карбидов. В результате при длительной эксплуатации происходит его охрупчивание. что подтверждено экспериментами по двухступенчатому старению при температурах 650 и

550 С.

Цель изобретения — повышение пластичности и вязкости после длительной эксплуатации.

Это достигается тем, что жаропрочный сплав на основе никеля содержит следующие компоненты, аес.Ъ:

Хром 13,5-15,5" .Алюминий 1,2-1,6

Титан 1,2-1,6

Молибден 4-5

Вольфрам 4-6

Кобальт 4,5-7

Ниобий 1,4-2

Бор 0,00.1-0,01

- Углерод 0,01-0,07

Никель Остальное

684915

Кремни и не

Иарганец не

>Еелезо не

Сера не

Фосфор не

0,6

0,5

0,012

0,015 более более более более более

Таблица1

Содержание компонентов, вес.%

t 1" I - I

Клей

Сплав мо

Cr Co Ni

1 Предлагаемый

13,79 4,5 4,16 4,06 1,43 1,27 1,28 0,015 0,001 Остальное

14,32 5,6 5,05 4,69 1,69 1,52 1,43 0,035 0,01

15,3 6,87 5,85 4,91 1,83 1,58 1,53 0,067 0,01

То же

5,1 5,92 4,63 1,63 1,38 2,12 0,1 0,01

4 Известный

Таблица 2

2 н о кгс/мпла кгс/мм к гс/мм

Ь кгс/мм д, %

Сплав

Клеймо

Температура испытаНИЯ, C р I

1 Предлагаемый 20

43,9 34,1

110,1

87,5

66,8

52,7

48,4

255

9,2

46,6

41,6

550

41,3 40,3

23,8 28,2

41,4 36,3

39,6 44,1

650

51,1

79,1

750

69,1

108., 8

2 Предлагаемый 20

270

9,9

95,9

56,9

550

55,9

650

36,4

36,2

92,2

93,3

22,5 28,2

750

При понижении содержания алюминия до указанных пределов 1,2-1,6% матрица в значительно меньшей степени обогащается хромом, вольфрамом и молибденом при выделении -фазы.

° В результате дальнейшего упорядо5 ченкя матрицы не происходят и структурные измерения в матрице при дли.тельности эксплуатации заключаются ,пишь в протекании процесса ближнего упорядочения, который не приводит к заметному снижению пластичности и вязкости.

Повышению пластичности и вязкости способствует также и понижение содержания углерода до 0,01-0,07% (уменьшается количество выделяющихся карбидов до 0,3-1,0 и повышается степень гомогенности твердого раствора, затрудняющей протекание процессов упорядочения).

2О

В табл. 1 даны химические составы сплавов, в.табл. 2 — их механические свойства после термической обработки (закалка при 1150-1180 С в течение

2-3 ч и отпуск при 800 C в течейие

20 ч).

Содержание примесей металлургического производства в сплаве должно соответствовать обычно принимаемому для жаропрочных сплавов на никелевой основе и составляет, вес.%:

В табл. 3 приведены механические свойства предлагаемых сплавов после старения по режиму одноступенчатого старения 750 С, 3000 ч.

Предлагаемый сплав обладает значительно большей пластичностью и вязкостью после длительной эксплуатации, чем известный. Поэтому при использовании его в качестве материала для рабочих лопаток современных приводных и пиковых газовых турбин обеспечивается технико-экономическая эффективность.

684915

Продолжение табл. 2 ов к гс/мм ъ кгс/АР

Он кгс-/мм

НВЯ 1 кгс/мм

Температура испыта- ния, Ñ

Сплав

35,1

42,1

42,1

Предлагае- 20 мый

550

66,1

9,6

275

38,8

53,1

54,8

650

750

79,. 1 120

Известный 20

300 7,8

104,7

76,1

550

25,4. 111,7

70,6

650 ь ь кгc/Mì кгс/ м Д Ч

Клеймо Сплав

1 Предлагаемый

77,5 26,8 33,5

50,9

84,9 29,2 41,2

58,4

59,3

87 28 9 42,1

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9375991, кл. С 22 С 19/00, 20.01.71.

13, 5-15, 5

1, 2-1,6

Хром

Алюминий

Составитель Е.Перекатова

Техред Н. Савка Корректор Г.Назарова

Редактор С.Суркова

Заказ 4537/18 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Жаропрочный сплав на основе никеля, содержащий хром, алюминий, титан, молибден, вольфрам, кобальт, ниобий бор и углерод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения пластичности и вязкости после длительной эксплуатации, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Титан

Молибден

Вольфрам

Кобальт

Ниобий

Бор

Углерод

НикеЛь

109,1

93,2

91,8

92,3

37,1 35,8

23,1 29,2

34,8 40,1

32,4 37,2

1,2-1,6

4-5

4-6

4,5-7

1,4-2

0,001-0,01

0,01-0,07

Остальное