сплав на основе хрома и изделие, выполненное из него

Классы МПК:C22C27/06 сплавы на основе хрома
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов"
Приоритеты:
подача заявки:
2002-11-11
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности в качестве инструмента для высокотемпературной изотермической штамповки. Предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, при этом он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. %: Мо 10-40, Ti 0,1-1,5, Fe 3-15, O2 0,05-0,5, Al 0,5-15, Cr - остальное и изделие, выполненное из него. Использование предложенного сплава на основе хрома повышает жаростойкость, стойкость к межкристаллитной коррозии, стабильность структуры и сохраняет уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200oС. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. Сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Мо - 10-40; Ti - 0,1-1,5; Fe - 3-15; О2 - 0,05-0,5; Аl - 0,5-15; Сr - остальное.

2. Изделие из сплава на основе хрома, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, машиностроения и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности в качестве инструмента для высокотемпературной изотермической штамповки.

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

РФ патент 1818877.

Сплав обладает низкой жаростойкостью и стойкостью к межкристаллитной коррозии при температуре 1200oС и имеет низкую эксплуатационную твердость.

Из известного сплава изготавливают элементы технологической оснастки для высокотемпературной обработки материалов.

Недостатком изделий из известного сплава является малый срок службы при температуре 1200oС без защитной атмосферы. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе хрома, содержащий, мас.%:

Mo - 5-40

Zr - 0,1-1,0

Ti - 0,1-1,0

Fe - 5-20

O2 - 0,05-0,5

N2 - 0,05-0,5

Y - 0,05-0,5

Сr - Остальное

РФ патент 2060289.

Недостатком сплава-прототипа является недостаточно высокая жаростойкость, склонность к межкристаллитной коррозии при температуре 1200oС и рост зерен, что приводит к снижению твердости в процессе эксплуатации.

Сплав используют для изготовления штамповых вставок, работающих без защитной атмосферы, применяемых при горячей изотермической штамповке деталей из жаропрочных сплавов.

Недостатком штампового инструмента из сплава-прототипа является структурная нестабильность в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200oС (образование продуктов коррозии на границах зерен, контактирующих с атмосферой, и рост зерен в более глубокой зоне), что вызывает снижение уровня твердости и уменьшает срок службы изделия или требует проведения дорогостоящих восстановительных операций.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение жаростойкости, стойкости к межкристаллитной коррозии, стабильности структуры и сохранение уровня твердости в процессе длительной эксплуатации сплава на основе хрома без защитной атмосферы при температуре 1200oС.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе хрома, содержащий молибден, титан, железо, кислород, который дополнительно содержит алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Mo - 10-40

Ti - 0,1-1,5

Fe - 3-15

О2 - 0,05-0,5

Al - 0,5-15

Cr - Остальное

и изделие, выполненное из него.

Авторами было установлено, что при заявленном соотношении компонентов введение алюминия пропиткой в спеченные полуфабрикаты с остаточной открытой пористостью способствует формированию в несплошностях структуры интерметаллидных соединений (алюминидов), при этом повышается жаростойкость и стабильность структуры, сохраняется уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200oС.

Пример конкретного осуществления

Сплавы, соответствующие предлагаемому составу и сплаву-прототипу, получены методом порошковой металлургии по следующей схеме: холодное формование сырых заготовок, спекание заготовок при 1300-1500oС, пропитка алюминием, горячее изостатическое прессование в газостате по режиму: нагрев до 1300-1400oС с выдержкой 0,5-1 час при давлении аргона 140-160 МПа. Контрольные испытания свойств материала проведены на стандартных образцах стандартными методами.

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

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав по сравнению с прототипом позволяет повысить жаростойкость в 1,5-3 раза, устранить межкристаллитную коррозию, обеспечить стабильности структуры и сохранить уровень твердости в процессе длительной эксплуатации без защитной атмосферы при температуре 1200oС. Изделие из сплава на основе хрома повышает ресурс и надежность в эксплуатации.

Наверх