высокопрочный инварный сплав
Классы МПК: | C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий |
Патентообладатель(и): | Кардонский Виктор Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-10-21 публикация патента:
30.11.1994 |
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке инварного сплава с низким температурным коэффициентом линейного расширения. Инварный сплав содержит, мас.%: C 0,001 - 0,1; Ni 34 - 50; Ti 0,5 - 3,0; Mo 0,001 - 2,2; Nb 0,001 - 3; Al 0,3 - 3; Fe остальное. Введение алюминия позволяет снизить ТКЛР и увеличить интервал стабильности свойств. 2 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ИНВАРНЫЙ СПЛАВ, содержащий углерод, никель, титан, молибден, ниобий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод 0,001 - 0,1
Никель 34 - 50
Титан 0,5 - 3
Молибден 0,001 - 2,2
Ниобий 0,001 - 3
Алюминий 0,3 - 3
Железо Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к сплавам инварного класса. Известен инварный сплав 36Н [1], содержащий, мас.%: Никель 35-37 Марганец 0,3-0,6 Железо Остальное. Недостатком этого сплава является низкая прочность (02 280 МПа). Наиболее близким по составу к предлагаемому является сплав следующего химического состава, мас.%: Углерод 0,05 Никель 35-50 Тантал и/или ниобий 1,5-5 Кремний, марганец и/или хром 1Молибден и/или титан,
и/или ванадий, и/или цирконий, и/или вольфрам 5 Железо Остальное [2]. Недостатком этого сплава является сравнительно высокое значение температурного коэффициента линейного расширения ТКЛР 7 .10-6 К-1 в интервале 30-300оС. Целью изобретения является создание инварного сплава с меньшим ТКЛР и большим температурным интервалом стабильности свойств, чем у сплава-прототипа. Цель достигается при химическом составе, мас.%: Углерод 0,001-0,1 Никель 34-50 Титан 0,5-3 Молибден 0,001-2,2 Ниобий 0,001-3 Алюминий 0,3-3 Железо Остальное
Пределы содержания легирующих элементов определяются их влиянием на структуру, фазовый состав и свойства сплава. Углерод не участвует в процессе упрочнения сплава, его влияние сказывается в образовании по границам зерен карбидов титана, что приводит к понижению ударной вязкости, поэтому содержание углерода должно быть минимальным. Никель определяет инварность сплава, следовательно, даже после упрочняющей обработки, при которой часть никеля выходит из твердого раствора, его содержание в нем не должно быть меньше 34-38 мас.%. Поскольку при старении выходит из твердого раствора максимально 12 мас.% никеля, интервал его концентрации должен быть 34-50 мас.%, в зависимости от количества упрочняющей фазы. Титан - упрочнитель. Необходимый комплекс свойств возникает после старения, при котором выделяются частицы упрочняющей фазы Ni3Ti. Для увеличения пластических свойств сплава и интервала стабильности при минимальном ТКЛР необходимо, чтобы частицы упрочняющей фазы имели сферическую форму и ТКЛР меньше, чем соответствующее значение для матрицы. В этом случае при нагреве состаренного сплава в нем будут возникать сжимающие напряжения, что уменьшит рост ТКЛР с ростом температуры и таким образом расширит интервал стабильности. Этого можно достичь, легировав сплав дополнительно алюминием, при этом образуются в процессе старения сферические частицы Ni3(Al, Ti) [3] . Нижний предел концентрации титана и алюминия определяется их растворимостью в аустените, верхний - возможным охрупчиванием сплава. Ниобий вводится как дополнительный упрочнитель, поскольку при нагреве железо-никелевого аустенита с ниобием образуются дисперсные частицы фазы Ni3Nb, которые дополнительно упрочняют материал. Более 3 мас.% ниобия вводить не следует из-за возможного охрупчивания. Молибден вводится для уменьшения преимущественного выделения частиц упрочняющих фаз по границам зерен, что приводит к увеличению ударной вязкости. Максимальное количество молибдена, необходимого для этой цели, не более 2,2 мас.% [4]. В табл. 1 приведены составы испытанных сплавов, в табл. 2 - их свойства. Сплавы выплавляли в 10-кг индукционной печи из свежих шихтовых материалов. Слитки ковали на квадрат 14 мм, из него изготавливали образцы. ТКЛР определяли на дилатометре "Линцейс" при увеличении 1000 и скорости нагрева 3-10 град/мин на образцах длиной 45 мм. Точность определения ТКЛР 5 . 10-8 К-1. Анализируя приведенные данные видно, что разработанный сплав, имея ТКЛР 0,3-3,0 . 10-6 К-1 в интервале 20-600оС при прочности 1220 МПа значительно превосходит сплав-прототип.
Класс C22C38/12 содержащие вольфрам, тантал, молибден, ванадий или ниобий