Способ термической обработки жаропрочныхсплавов ha ochobe никеля

 

О Il И С А Н И Е,713175

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскмн

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 03.04.78 (2l ) 2598913/22-0 (51)М. Кл, Ъ с присоединением заявки №

С 228 1/10

1Ъеудюрстееннюй квинтет

СССР (23) Приоритет яю денек нзебретеннй н юткрытнй

ОпУбликовано 30.06.81. Бюллетень ¹ 24 (53) УДК 621,785, . 79 (088.8) Дата опубликования описания 30.06.81 (72) Авторы изобретения

В, В. Ртищев, A. И. Чижик и Я. E. Чивиксин

Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования IIKTH и Производственное объединение турбостроения чепинг адский металлический завод (7l) Заявители. - - -- -- -* - ** Ф ъ ;—

СПЛАВОВ HA ОСНОВЕ НИКЕЛЯ: т

J@jfgр (-., —, ! 2

Изобретение относится к металлургии нагрев до 850 С, выдержка 10-20 ч, сплавов, а именно жаропрочных сплавов охлаждение на воздухе (старение) . на основе никеля, и может быть исполь- Недостатком известного способа являзовано при термической обработке лола- ется пониженные характеристики пластичток и других деталей газотурбинных ус- ности и вязкости. Так, значения удартановок.

5 ной вязкости и характеристик .пластичНаиболее близким к предлагаемому ности сплава ЭП 220 при комнатной и попо.технической суптности является спо- вышенной температурах после термической соб термической обработки жаропрочных . об)работки по известному способу получа.сплавов на никелевой основе ЭИ929ВЙ лись пониженными в ряде случаев до то 2. и ЭП 2208 со ступенчатым охлажде- 2 кгсм/см и 8-10 % соответственно. вием в процессе закалки, разработанный me более низкие значения пластических с целью повышения характеристик плас- свойств и вязкости имел сплав ЭИ 929ВД тичности и вязкости (1). в результате старения в течение 1000Способ включает следующие операции:, 500О ч при 700-75СРС. После такого нагрев до 1170-1190 С, выдержка старения величины ударной вязкости о в течение 2-3 ч (закалка), ряда образцов падали до 1,5перенос металла в другую печь на 1,8 кгсм/см, а удлинения и сужения— температуру 1050 С, выдержка в тече- до 6-8 %. ние. 0,75-1,5 ч, т)хлаждение с печью до Цель изобретения — повысить пластич10006С в течение 20 мин; выдержка нос ть и вязкость жаропрочных спла0,75-1,5 ч, охлаждение на воздухе (сту- вов на основе никеля. пенчатое охлаждение в процессе закал- Поставленная цель достигается тем, ки), что в известном способе термической

3 71:. 1 обработки жаропрочных сплавов д» основе никеля, вкпючающем закалку и старение, в процессе закалки производят непрерывное регулируемое охлаждение, причем скорость охлаждения составляет

6-10ОС/мин в интервале от температуры закалки до 1100-1050 С и 8-0.5 Clìèí в интервале от 1050 до 850-600ОС.

При проведении термической обработки по предлагаемому способу предусматривает l0 ся выполнение следующих операций нагрев до температуры 1150-1200 С, выдержка 0,5-4 ч (закапка), непрерывное регупируемое охлаждение со скоростью 6-10 С/мин в интерва- 15 пе от температуры звкапки до 1100105СРС и со скоростью 8-0,5оС/мин в интервале от 1050 до 850-600 С, охлаждение на воздухе (охпаждение в продессе заколки) 20

t о нагрев до температуры 800-850 С, выдержка 8-24 ч, охпаждение па воздухе (старение) .

Повышение пластичности и вязкости после термической обработки по предпа- 25 гаемому способу обеспечивается спедифической зернограничной и внутризеренной структурой жаропрочных сплавов на никелевой основе. Во время охлаждения в процессе закапки в интервале от температуры закалки до, 1100-1050 С имеет место выделение на гранидах зерен -фазы и дискретных карбидов типа

М< С (где М вЂ” зпементы М0,%, N1

Со, Сг ). Преимущественное гетероген35 ное выделение g — фазы на гранипах зерен в этой области температур происходит ввиду малой степени перенасыщения твердого раствора. Зернограничная структура (40 с — выделениями, обволакивающими карбиды М ь С, позвопяет контролировать скольжение, препятствует началу межзеренного разрушения и способствует тем самым увеличению вязкости и

45 пластичности. Максимальное повышение характеристик вязкости и пластичности имеет место по данным микрорентгеноспектрального исследования при -близости коэф3идиентов запопнения грании зерен карбидами и -фазой и при достаточf 50 но высоком суммарном коэффициенте зернограничного заполнения. Такая структура и наблюдается при скорости охлажде. ния 6-10 С/мин в интервале от темпео ратуры закалки до 1100-1050 С. При

55 увеличении скорости непрерывного охпаждения более 10 С/мин заметно уменьшается суммарный коэффипиент зерногра(. I 4 ннчпо1 о заполпе; ия, что 065 сповпив апет выделение па грпнииах зерен карбидов в неблагоприятной с точки зрения пластичности спс истой морфологии в прс!<ессе старения ипи эксппуатапии. Напротив, при уменьшении скорости охлаждения менее 6СГ/мин в этом интервале температур происходит преимущественное выдепение HB гранииах зерен g -фазы и через- I мерный ее рост, что имеет cnåäñòâèåì некоторое снижение пластичности и прочности. Ступенчатое охлаждение в продессе закалки при проведении термической обработки по известному с п особу с выдержкой в течение О, 75 — 1,5 ч при температурах 1050 — и 1000 С не обеспечивает получения оптимальнойй зерн огр а нич ной с труктуры. В этом ст:учае бопьшая часть межзеренных прослоек занята карбидами, что и является одной из причин пониженной пластичности и вязкости после такой 1ермической сбработки по сравнению с предлагаемым способсм.

Нижняя температурная гранииа охпаждеО ния со скоростью 6-10 C/ìèí в предпага мом спсссбе выбирается в зависимости от степени пегированности жаропрочного никелевого сплава и должна быть понижена не более чем на 60-80 С по сравО нению с температурой растворимости -фазы. При дальнейшем непрерывном охлаждении со скоростью Р 0,50С/мин имеет место в основном внутризеренное выделение -фазы и карбидов. При скорости охлаждения более 8 С/мин в инте.— вале температур от 1050 до 8506000С количество выделяющихся карбидов и размер $ фазы заметно понижаются, В результате понижаются пластичностьь и вязкость, особенно при эксплуатадии, вследствие дополнительного выделения мепкодисперсных упрочняющих фаз. При скорости охпаждения менее 0,5 C/ìèí происходит через0 мерный рост -выдепений, привсдящий к снижению прочности ниже допустимых величин, В то же время заметного увеличения пластичности при такой скорости охлаждения уже не набпюдае1 ся. Кроме того, режим охлаждения со скоростью менее 0,5 С/мин нежелателен о из-за его бопьшой продолжительности. Существенно, что нижний температурный предел непрерывного охлаждения в предлагаемом способе составляет 850-60ЮС о. в отличие оттемпературы 1000Сдпяизвест ного способа . Прекращение замедленного охТаблица 1

Режимы термической обработки сплавов ЭИ929ВП и ЭП220ВД

N?h

116С1"С

1160оС 6ОС/мин - 850ОС вЂ” 1050 С вЂ” 2 /мин 15 ч 50 С

1. ЭИ 929ВД

2 ч

1170 С.

117,0 С вЂ” 10 /мин—

4080 С вЂ” » 8 /мин — 850 С

2. ЭИ220ВЙ

85 ООС

24 ч

2 ч

3. ЭИ220ВЙ

1170 С 6 /мин-1050 С вЂ” 0,5о/мин— «"850 С

1170 C

850оС

15 ч

2 ч

11900С

3 ч

1050оС, l час — lOOO C

1 час, воздух—

850 С

4. Э ЭИ220ВЙ

850 С

15 ч

S "l 31 лвждення в пропессезакалкн прн температуре 100(3С и последуклпее охлаждение на воздухе обуславливаег как недостаточно полное вв1деление карбидов (0,4-0,67о), так и появление весьма мелкодисперсной так называемой $ — фазы охлаждения.

Во время последующего старения при температуре 850оС карбиды выделяются в

I мелкодисперсном виде, а размер -фазы охлаждения мало изменяется. Аналогич-ig ное явление, котя и в несколько меньшей степени, имеет место при понижении конечной температуры замедленного охлаждения до 95С1-900 С. Расширение о диапазона регулируемого охлаждения до is

850-600 С позволяет обеспечить как достаточно полное выделение карбидов (0,8-,2 %), так и необходимый для увеличения пластических свойств повышенный размер g -выделений. В резуль- 2о тате пластичность и вязкость после термической обработки по предлагаемому способу являются повышенными по сравнению с пластичностью и вязкостью для известного способа, несмотря на одина- 25 ковое суммарное время непрерывного ре4 гулируемого и ступенчатого охлаждения соожетственно. Расширение интервала непрерывного охлаждения до температур менее 600 С нецелесообразно ввиду черезвычайной заторможенности при этих температурах диффузионных процессов.

Предлагаемый способ термической а6работки был опробован на материале штатных заготовок катанного профиля . д 30 мм иэ сплюов ЭИ929ВЙ и

ЭП220ВД, выплавленных в вакуумных дуговых печах емкостьк 500 кг завода

Зтектросталь по стандартной технологии.

Зля сопостюлении результатов выполнялась также термическая обработка по кзвестному способу. Кроме того, проводилась термическая обработка по опытным режимам для уточнения предельных значений скоростей и температурных интервалов регулируемого охлаждения в процессе закалки. Режимы термической обработки приведены в табл. l. Номера режимов, приведенные в табл. 1, используются в табл. 2 при описании результатов эксперимента.

О С0 С» CD 0®

C0 O" С0- -; С4В

-! . CD !, c0O а®0

Е С,.(Ч (Ч, .у.,Р Ф:О t- (О.

>- Ч с0 I C0 ж Cf j сР" ® > <Р 0 <О IO el I

З. 00 О !

» I ! (» !» 1. сО о

О C0

СЦ

0) (О о

nl I I о о о ов оа ов

cv r,«час у !Cot >

„! с0

CD Ф»

» nl СО

ОС9(0„)(ч

СЧ оооо

О а О О сЧ(0t t щ

tQ

» С3 )

CD

СЧ

t о

О)

С4 р! СЧ

С0

<г) cV (f y

Ж р 1 ф

CO CD

Е4 а

W CD 0 Ъ

p)" l

° (Q с9 Й е-

; с!

CD» " .

w CD

Составитель E. Перекатова

Техред С. Мигунова Корректор М- Немчик

Редактор М. Кузнецова

Заказ 451 7/1 7 Тираж 681

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

1130-5, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д, 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 7131

Из данных табл. 2 следует, что пр менение предлагаемого способа термическсй обработки позволяет резко повысить вязкость и пластичность при комнатной и повышенной температурах жвропрочных сплавов на никелевой основе типа

ЭИ929ВЙ и ЭП220ВЙ.

Формул а изобретения

Способ термической обработки жаро- 10 прочных сплавов на основе никеля, включа75 10 ющий закалку и старение, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения пластичности и вязкости, в процессе закалки производят непрерывное регулируемое охлаждение со скоростью 6-100 /мин в интервале температур 1100-1050 С и

8-0,5 С/мин в интервале - 1050-600 С. о 0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. E. Е. Левин, Е. M. Пивник, Отчет

HKTH % 122508/0-9315, Л., 1977.