Жароміцний сплав на основі хрому і спосіб виплавки сплаву на основі хрому

 

Група винаходів відноситься до галузі металургії та може бути використана для виготовлення деталей з жаростійкого сплаву на основі хрому, що працює при високих температурах і в агресивних середовищах, і до спеціальної електрометалургії, а саме до вакуумно-індукційної виплавці жароміцного сплаву.

Відомий жароміцний сплав на основі хрому, що містить, вольфрам, цирконій або гафній, титан, оксид лантаноида, марганець (UA 2236480 C1, С22С 27/06, 20.09.2004).

Найбільш близьким аналогом винаходу є сплав на основі хрому, що містить, мас. %: Ni - 32, W - 1,5, V 0,1-0,4, Ti 0,05-0,25, домішки не більше: З 0,08, Про20,03, N20,04, Cr - основа (Матеріали в машинобудуванні. Вибір і застосування. Довідник т. 3, «Спеціальні сталі та сплави», під ред. Химушина Ф. Ф., М., Машинобудування, 1968, с. 423).

Однак зазначений склад не дозволяє здійснювати виробництво реальних промислових сплавів, оскільки в ньому відсутні межі вмісту нікелю, вольфраму і відповідно хрому. Крім того, недостатність обмежень за вмістом домішок не дозволяє отримати сплав необхідної чистоти, це призводить до збільшення кількості неметалічних включень і знижує технологічну пластичність сплаву. Крім т�ю евтектики. Наявність у структурі евтектики знижує пластичність сплаву, ускладнюючи його пластичну деформацію.

Відомий спосіб виплавки високохромистого сплаву, що включає завантаження шихти, що містить электролитически нерафінований хром, нікель, шлакообразующие компоненти та розкислювачі, їх розплавлення і розливання у виливниці (UA 2070228 C1, С21С 5/52, 10.12.1996).

Відсутність у відомому способі регламентованої температури розливання сплаву, що не дозволяє стабільно отримувати якісні злитки, мати високий вихід придатного металу.

Технічним результатом заявленої групи винаходів є отримання сплаву, з малою кількістю неметалічних включень і не містить в структурі евтектики, що забезпечує підвищення технологічних властивостей сплаву, а саме гарячої пластичності, а також забезпечення якості злитка і підвищення виходу придатного металу за рахунок виключення підкоркових пузирів на поверхні злитка і зменшення усадкової раковини.

Для досягнення технічного результату жароміцний сплав на основі хрому, містить нікель, вольфрам, ванадій, титан, алюміній, кремній, кисень, азот, залізо, вуглець при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:

вольфрам
1-3
ванадій0,1-0,4
титан0,05-0,3
алюміній + кремнійне більше 0,2
кисеньне більше 0.08
азотне більше 0,04
залізоне більше 0,5
вуглецьне більше 0,08
хромінше

має в литому стані структуру, не містить евтектики.

Обмеження за змістом кремнію, алюмінію, заліза, зменшує кількість неметалічних включень; вміст нікелю в сплаві не більше 33 мас. % згідно з діаграмою стану Ni-Cr (фіг.1) забезпечує відсутність евтектики в структурі (табл. 1), все це призводить до підвищення пластичності сплаву - відносного подовження (δ) і звуження (ψ).

Згідно з діаграмою стану Ni-Cr сплав з вмістом 35 мас.% Ni містить до 10% об. евтектики (фіг. 2); при утриманні 34% мас�х, збагачених нікелем (фіг. 3).

Особливо важливо, що при підвищених температурах гарячої пластичної деформації показники пластичності пропонованого сплаву вище в півтора-два рази (табл. 2) за рахунок зміни його хімічного складу.

Таблиця 1
Вміст Ni в сплаві, мас. %Наявність у структурі евтектики
34,9присутня (див. фіг.2)
33,8сліди (див. фіг.3)
33,0відсутній

Зниження вмісту нікелю в сплаві менше 31 мас. % призводить до підвищення температури солидус (див. фіг. 1), укрупнення зерна і зниження механічних властивостей і гарячої пластичності.

Для досягнення технічного результату спосіб виплавки сплаву на основі хрому включає завантаження в вакуумну электоропечь шихти, що складається з чистих вихідних матеріалів: электролитически рафінованої хрому, нікелю, вольфраму, ванадію, титану, легуючих добавок у вигляді целава у виливниці при температурі 1550-1570°С.

Приклад реалізації способу

Здійснювали виплавку високохромистого сплаву. Для виплавки сплаву використовували такі чисті шихтові вихідні матеріали: електролітичний рафінований хром марки ЕРХ, нікель, вольфрам, ванадій, титан. Використання чистих вихідних матеріалів пов'язане з необхідністю забезпечення високих вимог по обмеженню вмісту в сплаві газових домішок і домішок заліза, вуглецю, кремнію і алюмінію. Для розкислення та модифікування сплаву в якості легуючих добавок використовували церій і лігатуру нікель-магній-церій.

Використання для розкислення та модифікування сплаву легуючих добавок у кількості 0,123 (табл.3) не впливають на остаточний склад сплаву.

Розрахунковий вміст легуючих елементів і приклад шихтування сплаву наведено в табл. 3.

Шихтові матеріали завантажують у тигель печі. Частина хрому укладають в кошик печі для введення в тигель після розплавлення основної частини шихти. Титан, ванадій і мікродобавки розміщують у клітинках дозатора.

Після розміщення шихти камеру печі герметизують і вакуумируют до тиску 10-3мм. рт. ст., витримують при цьому тиск в плині ча� джерело живлення - перетворювач високої частоти для нагріву і розплавлення шихти.

Шихту нагрівають до температури 1600-1620°С до повного розплавлення, витримують при цій температурі 5-10 хв, а потім знижують до 1550-1570°С і вводять в розплав ванадій і титан, а через 1-2 хв - церій і лігатуру, після чого розливають у кокільні виливниці діаметром 90 мм. З однієї плавки сплаву масою ~120 кг виготовляють 3 злитка масою ~40 кг (з прибутковою частиною) кожен.

Всього було виплавлено 4 плавки, відлито 12 зливків сплаву, їх склад, наведений в табл. 4, відповідав ТУ 1-809-321-87.

При відпрацюванні параметрів процесу на окремих плавках варіювали температуру розливання.

Параметром, що істотно впливає на якість злитка, є температура розливки металу.

Для дослідження впливу температури розливки на якість злитка були проведені плавки з температурою металу перед розливанням 1600-1620°С, 1550-1570°С, 1500-1520°С.

Температура розплаву понад 1600°С надійно забезпечує розливання всієї плавки в три виливниці без захолаживания металу в плавильному тиглі. Проте, в цьому випадку спостерігали сильне розбризкування металу у виливниці. Краплі металу застигали на поверхні Такі дефекти знижують коефіцієнт використання металу і збільшують витрати на механічну обробку зливків для подальшого переділу.

При розливанні металу з температурою нижче 1520°С спостерігали прискорену кристалізацію металу у виливниці і прибутковою надставці, що призводить до збільшення глибини залягання усадкової раковини до 1/3 висоти злитку і зниження виходу придатного металу (фіг. 5).

Задовільна якість поверхні злитка і освіта малої усадкової раковини на глибині не більше 50 мм від прибуткової частини забезпечується при розливанні металу у виливниці з температурою розплаву 1550-1570°С (фіг. 6).

1. Жароміцний сплав на основі хрому, що містить нікель, вольфрам, ванадій, титан, алюміній, кремній, кисень, азот, залізо, вуглець, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

нікель31-33
вольфрам1-3
ванадій0,1-0,4
титан0,05-0,3
алюміній + кремнійне більше 0,2
кисеньне більше 0,08
азотвуглецьне більше 0,08
хромінше

який має в литому стані структуру, не містить евтектики.

2. Спосіб виплавки жароміцного сплаву по п. 1, що включає завантаження в вакуумну электоропечь шихти, що складається з чистих вихідних матеріалів, що включають электролитически рафінований хром, нікель і вольфрам, нагрівання шихти до температури 1600-1620°С до її повного розплавлення, витримку 5-10 хвилин, зниження температури до 1550-1570°С і введення в розплав ванадію і титану, а через 1-2 хвилини для розкислення та модифікування - легуючих добавок, після чого розливають розплав у виливниці при температурі 1550-1570°С з забезпеченням отримання в литому стані сплаву структури, не містить евтектики.



 

Схожі патенти:

Сплав на основі хрому

Винахід відноситься до деформівних сплавів на основі хрому, працюючим в окислювальних середовищах при підвищених температурах протягом тривалого часу. Сплав на основі хрому містить, мас.%: нікель 20,0-40,0, вольфрам 0,5-5,0, ванадій 0,05-1,0, титан 0,05-1,0, залізо 0,1-5,0, хром - інше. Відношення вмісту хрому до суми змістів нікелю і заліза Cr/(Ni+Fe) становить від 1,5 до 2. Сплав характеризується високою пластичністю при температурі гарячої деформації. Розширюється температурний діапазон роботи навантажених конструкцій за рахунок підвищення температури переходу від дифузійної до високотемпературної повзучості. 2 іл., 1 табл., 2 пр.

Елемент ковзання з покриттям термічного напилення і спосіб його виготовлення

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до елемента ковзання двигуна внутрішнього згоряння. Елемент ковзання двигуна внутрішнього згоряння включає основу і покриття, отримане за допомогою термічного напилення порошку, що містить, мас.%: від 55 до 75 Cr, від 3 до 10 Si, від 18 до 35 Ni, від 0,1 до 2 Мо, від 0,1 до 3 C, від 0,5 до 2 B і від 0 до 3 Fe. Підвищуються трибологічні властивості поршневих кілець. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 1 іл., 1 табл.

Спосіб термічної обробки жароміцного і жаростійкого сплаву х65нвфт

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до термічної обробки заготовок з сплаву Х65НВФТ на основі хрому. Для підвищення жаростійкості сплаву заготовку зі сплаву Х65НВФТ піддають загартуванню шляхом нагрівання до температури 1270±10°C з витримкою при цій температурі протягом 20 хв і охолоджують в масло. Зазначена термічна обробка забезпечує отримання грубозернистим однофазної структури. 1 табл., 1 іл., 1 пр.

Спосіб термічної обробки жароміцного і жаростійкого сплаву х65нвфт

Винахід відноситься до галузі термічної обробки. Технічним результатом винаходу є зниження твердості та стабілізація її значень зміцнених заготовок зі сплаву Х65НВФТ. Це призводить до підвищення стійкості ріжучого інструменту і стабілізації значень стійкості при обробці таких заготовок. Для досягнення технічного результату зміцнені заготовки зі сплаву Х65НВФТ на основі хрому піддають знеміцнюючої термічній обробці, що включає відпал при 900°С з ізотермічною витримкою протягом 16 годин, повільне, зі швидкістю 30-50°C/год, охолодження після ізотермічної витримки до 650-550°C, а потім на повітрі. 1 табл., 1 іл., 1 пр.
Сплав // 2423542
Винахід відноситься до металургії і може бути використане для виготовлення деталей піщаних насосів, млинів
Сплав // 2423541
Винахід відноситься до металургії і може бути використане для виготовлення деталей піщаних насосів, млинів
Винахід відноситься до металургії і може бути використане для виготовлення прокатних валків, деталей млинів
Винахід відноситься до металургії, зокрема до сплавів на основі хрому

Модифікатор

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до складів модифікаторів для поліпшення властивостей виливків з жароміцних сплавів, застосовуваних для виготовлення паросилових і газотурбінних установок різного призначення
Винахід відноситься до галузі металургії і стосується складів на основі хрому, які можуть бути використані для виготовлення прокатних валків, деталей млинів
Винахід відноситься до металургії алюмінієвих сплавів, що містять метали, практично не розчиняються в твердому металі: залізо, нікель, кобальт, рідкоземельні метали, ітрій, і призначене для виготовлення провідників електричного струму у вигляді дроту діаметром 0,1-0,3 мм, що працюють при підвищених температурах до 250°C. Спосіб одержання багатошарового дроту, що складається із сердечника з алюмінієвого сплаву і плакуючого металевих шарів, включає виготовлення заготовки сердечника зі сплаву Al - 8% Ce шляхом охолодження рідкого сплаву зі швидкістю 0,2-0,8°C/с до температури нижче температури його повного затвердіння, нагрівання до температури лиття 720±10°C зі швидкістю, рівній або більшій за 0,2°C/с і лиття злитка діаметром 50-100 мм зі швидкістю 0,001-0,005 м/с при створенні в лунці злитка інтенсивного кругового руху розплаву, послідовне нанесення на заготовку сердечника концентричних шарів міді і срібла і пресування отриманої тришарової заготовки пруток, який піддають волочіння з отриманням дроту діаметром 0,1-0,3 мм. Технічним результатом винаходу є поліпшення якості пайки дроту, підвищення питомої електропровідності і стабільності механич

Пористий сплав на основі нікеліда титану для медичних імплантатів

Винахід відноситься до металургії. Пористий сплав на основі нікеліда титану для медичних імплантатів, отриманий високотемпературного синтезу високотемпературним синтезом, містить як легуючі добавки мідь, заміну нікель, в концентрації від 3 до 6 атомарних відсотків. Забезпечується підвищення гнучкості імплантатів і полегшення їх моделювання стосовно до конфігурації заміщення дефектів за рахунок зменшення напруги мартенситного зсуву в діапазоні температур, властивому умов функціонування в організмі пацієнта. 6 іл.

Алюміній-мідний сплав для лиття

Алюміній-мідний сплав для лиття, що містить по суті нерозчинні частинки, які займають междендритние області сплаву, і вільний титан в кількості, достатній для подрібнення зернистої структури в ливарному сплаві. Сплав містить, мас.%: Cu 3,0-6,0 , Mg 0,0-1,5, Ag 0,0-1,5, Mn 0,0-0,8, Fe 0,0-1,5, Si 0,0-1,5, Zn 0,0-4,0, Sb 0,0-0,5, Zr 0,0-0,5, Зі 0,0-0,5, вільний титан >0,15-1,0, нерозчинні частинки 0,5-20, Al і неминучі домішки - інше. Нерозчинні частинки займають междендритние області сплаву і містять частинки диборида титану. Алюміній-мідний сплав володіє високою пластичністю і міцністю на розрив, а також втомну довговічність. 2 н. і 6 з.п. ф-ли, 7 іл.

Спосіб отримання лігатури нікель-рідкоземельний метал

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до отримання лігатури нікель-рідкоземельний метал. У способі розплавляють нікель, витримують отриманий розплав і змішують його з рідкоземельних металом, виробляють індукційне перемішування розплаву, його розливання і охолодження, при цьому розплавляють нікель у вакуумі, в інертному тиглі індукційної печі, отриманий розплав нагрівають до температури 1500-1700°C і витримують до його дегазації в плавильній камері під вакуумом, після чого знижують температуру розплаву нікелю до рівня 1400-1550°C і в вакуумі або в атмосфері інертного газу порційно додають в нього рідкоземельний метал. Винахід дозволяє забезпечити низький вміст в лігатурі шкідливих домішок, наприклад кисню, сірки, азоту, і домішок кольорових металів, наприклад свинцю, вісмуту, сурми, олова, цинку, поліпшити рафинирующее дію лігатури і забезпечити точний розрахунок кількості лігатури, необхідного для рафінування сплавів. 5 з.п. ф-ли, 3 табл., 3 пр.
Заявлений винахід відноситься до порошкової металургії. Готують шихту з металевих компонентів заданого складу псевдосплава шляхом їх перемішування, отриману шихту пресують. Проводять відпал заготовки у вакуумі при тиску не більш як 1,33×10-2 Па, при температурі не нижче 300°С і не вище температури плавлення легкоплавкого компонента псевдосплава протягом не менше 1 ч. Спікають заготівлю псевдосплава в середовищі водню в два етапи. На першому етапі здійснюють нагрів до температури не менше 800°С, на другому - до температури спікання згаданої шихти з витримкою при цих температурах не менше 1 год відповідно. Після спікання додатково проводять осьове пресування заготовки псевдосплава при зниженні тиску від 300 МПа до 80 МПа зі швидкістю не більше 80 МПа/хв. Забезпечується підвищення електропровідності і теплопровідності композиційного матеріалу за рахунок підвищення його однорідності та зниження температурного коефіцієнта лінійного розширення при збереженні високої граничної щільності. 1 з.п. ф-ли, 1 табл., 6 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема для отримання просоченням композиційних матеріалів, що мають пористий углеграфитовий каркас, і може бути використано для отримання вкладишів радіальних і наполегливих підшипників, направляючих втулок, пластин, поршневих кілець, щіток, вставок пантографів, струмознімачів, а також у різних вузлах і виробах ракетно-космічного призначення. Ливарний сплав на основі алюмінію для просочення вуглеграфітових каркаса містить, мас.%: кремній 11,0-13,0, нікель 0,5-3,0, хром 0,5-2,0, свинець 0,1-1,5, ванадій 0,01-0,3, алюміній - інше. Технічним результатом винаходу є підвищення міцності зчеплення між пропитивающим сплавом і армуючим каркасом. 5 пр., 1 табл.

Спосіб отримання порошкового матеріалу на основі титану

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії. Готують суміш, що містить не більш як 65 мас.% порошку, отриманого методом плазмового розпилення титанового сплаву ВТ-22, не менше 30 мас.% суміші технічних порошків титану ПТМ і нікелю ПНК, взятих у співвідношенні 1:1, 3-5 мас.% отриманого електролізом порошку міді ПМС-1 фракції менше 50 мкм. Отриману суміш пресують при тиску 800-1000 МПа, а потім проводять спікання у вакуумі при температурі не менше 900°C більше 1 години. Забезпечується отримання матеріалу на основі титану, що володіє високою міцністю. 1 табл., 1 пр.

Спосіб отримання литого алюмоматричного композиційного сплаву

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до отримання литих алюмоматричних композиційних сплавів. Спосіб включає плавлення алюмінію, введення в розплав порціями екзотермічної шихти, що складається з порошків титану і вуглецю, і перемішування розплаву, при цьому перед введенням у розплав экзотермическую шихту гранулюють з використанням сполучного, що є флюсом і представляє собою фторкаучук, з отриманням гранул розміром 0,2-6,0 мм та вмістом сухої фторкаучуку 1-2%, отримані гранули вводять в розплав порціями в алюмінієвій фользі товщиною 0,2-0,5 мм, а по закінченні введення шихти здійснюють витримку розплаву не менше 5 хв. Застосування флюсу і штучного гранулювання дозволяє полегшити процес введення шихти в розплав, збільшити ступінь засвоєння шихтових компонентів в розплаві і підвищити рівномірність розподілу синтезованих часток зміцнюючої фази в матричному сплаві. 1 пр., 1 табл., 2 іл.
Винахід відноситься до галузі порошкової металургії, зокрема до способів одержання пористих пористих матеріалів (ВПЯМ), призначених для використання в якості фільтрів, шумопоглотителей, носіїв каталізаторів, теплообмінних систем, конструкційних матеріалів, які працюють в умовах високих температур, і може знайти застосування в енергетиці, машинобудівній, хімічній та інших галузях промисловості. Спосіб включає приготування суспензії суміші порошків на основі хромаля, нанесення суспензії на пористий полімерний матеріал, видалення нагріванням органічних речовин з одержанням заготовки, спікання заготовки, при цьому на заготівлю після її спікання наносять оксид хрому Cr2O3 і виробляють його закріплення в обсязі і на поверхні осередків заготовки шляхом спікання. Технічний результат полягає в підвищенні каталітичної активності та довговічності матеріалу. 3 з.п. ф-ли, 1 пр.

Спосіб одержання багатошарового композиту на основі нікелю та алюмінію з використанням комбінованої механічної обробки

Винахід відноситься до галузі матеріалознавства і може бути використане для одержання багатошарових композитів на основі системи Ni-Al, а також прекурсорів для синтезу наноструктурних інтерметалічних сполук даної системи. Спосіб одержання багатошарового композиту на основі нікелю і алюмінію включає механічну обробку суміші металевих порошків в кульової млині в інертній атмосфері і подальше компактування крученням під квазигидростатическим тиском на ковадлах Бріджмена. У якості вихідних матеріалів використовують суміш порошків нікелю і алюмінію чистотою не менше 98% з часткою алюмінію від 5 до 50 мас.%, обробку порошків проводять в планетарній кульової млині при прискоренні куль від 100 до 600 м/с2 тривалістю від 0,5 до 10 хвилин, компактування здійснюють при температурі від 10 до 100°C, тиску від 2 до 10 ГПа і відносному повороті наковален при крученні до досягнення сдвиговой деформації γ≥50. Матеріал характеризується збільшеною площею міжфазних меж, що підвищує його твердість. 3 іл., 1 пр.
Up!