Сплав на основе никеля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПА7ЕНУУ (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 09.09.75 21) 217066З/22 02 (23) Приоритет — (32) Союз Советских

Социалистических

Республик 971109 (51) М. Кл.

С 22 С 19/05

Государственный комитет

СССР

ll0 делам изоорвтений н открытий (31) (331—

Опубликовано,З0.10 82.Бюллетень у8 40 (53) УЙК 669.24-818.2

Дата опубликования описания 10.11.82

Иностранцы

Рикизо Ватанабе и Еситака Чиба (Япония) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Хитачи Металз, Лтд", (Япония) (71) Заявитель (54) СПЛАВ .НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

1

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочным сплавам, имеющим хорошую обрабатываемость и высокий предел прочности при высоких температурах и применяюшихся для изготовления жаропрочных деталей для газовых турбин и различных типов нагревательных печей.

В частности, предлагаемый сплав предназначен для теплообменников высокотемпературных реакторов с газовым охлажде-. нием для производства стали с помошью, атомной энергии.

Известен сплав 31 j на основе никеля р следуюшего химического состава, вес. %:

Углерод 0,01-0,5

Титан О,2 -5

Хром . 10-40

Один или более элементов из группы, соде ржашей вольфрам, молибден, алюм иний, медь, железо, марганец, кремний До 10 25

Бор 0,001-0,2 цирконий 0,001-0,2

Никель Остальное

Данный сплав относится к магнитным мате риалам.

Недостатком его является низкая жаропрочность.

Цель изобретения — повышение жаропрочности.

Указанная цель достигается тем, что в сплаве на основе никеля, включаюшем углерод, хром, вольфрам, карбидообразу» юший металл, по крайней мере один элемент из группы, содержашей .бор и цирконий, в качестве карбидообразуюшего металла выбран ниобий и/или титан при следующем соотношении компонентов сплава, вес. %:

Углерод 0,02-0,05

Хром 19, 1-2Э,7

Вольфрам 16,7-21, 4

Ниобий и/или титан 0,2-0,6

Один элемент из группы, содержащей: бор 0,014

Таблица 1

Содержа>

16

163

3 97110

ll.иркон ий OО3 Î11 .

Никель Остальное при этом общее содеркание хрома и вольфрама составляет 38-.44 вес. %.

Важное значение для сплавов Й1 -Ср

5 имеет соотношение содержания никеля, хрома и вольфрама.

Хром и вольфрам в качестве элемен-— тов, упрочняющих твердый раствор, снижают энергию дефектов упаковки сплавов и коэффициент диффузии, вследствие чего повышается прочность сплава при высокой температуре. Поэтому повышение содержания этих элементов увеличи-, вает предел прочности сплава при высокой температуре, если их содержание не превышает определенные пределы. Если содеркание хрома и вольфрама превышает определенные пределы, структура сплава будет неустойчивой и сплав потеряет нужные свойства.

Для достижения высокой прочности при высокой температуре общее содержание хрома и вольфрама дрлжно быть в диапазоне 36-44- вес.%.

Влияние хрома и вольфрама на предел ползучести и сопротивление разрушению при 1000 С и нагрузке 3 кг/мм представлено в табл. 1.

В предлагаемом сплаве углерод сое30 диняется с титаном или ниобием, образуя карбид типа МеС.

Незначительное количество углерода применяется для предотврашения излишнего укрупнения зерен, однако лишнее количество углерода вступает в реакцию с

35 вольфрамом или хромом, которые растворяются в основе сплава с образованием карбида типа М С или М С, вследствие чего сокращается количество элементов, 40 упрочняющих твердый раствор. Б частности, заметно снижается долговечность предела ползучести. Для определения правильного содержания углерода в сплаве четыре образца сплава с содержанием вес, %: Cr 23; %/ 18;Чi 035; Zr

Ol; Ni остальное, в которых содержание углерода изменялось от 0,03 до

9 4

0,14 вес. %, испытывались на предел ползучести при 1000 С и нагрузке

3 кг/мм (табл. 2).

При содержании углерода свыше

0,1 вес. % предел ползучести и сопротивление разрушению уменьшается до

"3/5. Чек выше содержание углерода, тем меньше предел ползучести. Оптимальное содержание углерода в сплаве составляет 0,03%.

Титан или ниобий соединяется с углеродом, образуя карбид типа МеС, который предотвращает излишнее укрупнение зерен. Содержание титана, ниобия или их смеси не должно превышать 1%. Для улучшения обрабатываемости и повышения прочности содержание этих элементов должно быть ограничено 0,7 вес.%.

В качестве примера в табл. 3 приводится зависимость между различными сочетаниями содержания титана и ниобия и пределом ползучести и сопротивлением разрушению при 1000 С и нагрузке

3 кг/мм в сплаве, вес. %: Cr 23; %

18; М остальное.

Алюминий образует тонкую окисную пленку на поверхности сплава, улучшая таким образом, стойкость сплава к окислению. Содержание алюминия в предлагаемом сплаве ограничено 0,1-1,0 вес.%, предпочтительно 0,1-0,5 вес. %.

В табл. 4 приведены химические составы известного и предлагаемого сплавов.

Свойства предлагаемого и известного сплава приведены в табл. 5.

Результаты, представленные в табл. 5, получены при 1000оC и нагрузке

3 кг/мм .

Как видно из табл. 5, предлагаемые сплавы имеют больший предел ползучести и сопротивление разрушению, чем известный сплав.

Предлагаемый сплав может быть использован для изготовления круглых прутков, тонколистовой стали, труб и кованых изделий, а также деталей газовых турбин или

1:азличных материалов для нагревательных печей.

971109

20

494

534

24

28

Таблица 2

30

927

0,13

620

0,14

632 "

0,4

0,5

480

0,2

0,3

281 .

Содержание элементов, вес. %, в сплаве 5 Т В Ze

П редлагаемый

0,03 Остальное

0,03 То же

0,07

0,014

0,03

0,09

0,04 19,8 . 20,6 0,5

0,05 23,7 16,7 0,6

003 191 214 04

0,04 23,8 17,5 0,5

1088

1029

Продолжение табл. l Таблица 4

Продолжение табл. 4

Содержание элементов, вес.%, в сплаве

0,04

0,06

0,02 21,6

0,02 22,9

19,8 0,4

17,3 0,5

0,03 23, 1 18 0,4

0,11

17,8 О,Д

0,02 23

0,06

0,06

002 233 175 03

Известный

0,03 20,5

8,5 1,2

0,003

0,4

I

Формула изобретения

Т аблица 5

Сплав на основе никеля, содержащий у5 углерод, хром, вольфрам, карбидообразуюший металл, по крайней мере один элемент из группы, содержащей бор и цирконий, отличаюшийся тем,что, с целью повышения жаропрочности, в каЗО честве карбидообразуюшего металла он содержит ниобий и/или титан при следующем соотношении компонентов сплава, вес. %:

Углерод 0,02-0,05

Хром 19,1-23,7

Вольфрам 16,7-21,4

Титан и/или ниобий 0,2-0,6

Опин элемент,из группы, . содержащей: бор 0,014 цирконий 0,03-0, 11

Никель Остальное при этом общее содержание хрома и вольфрама составляет 38-44 вес. %.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии № 900176, кл. 82(l) à, 1965. ция ия, %

494

534

660

1088

1089

1105

154

Заказ 8450/80 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Г, йудик

Редактор Н. Гришанова Техред С,Мигунова Корректор " Огар