ПРИСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ Российский патент 2007 года по МПК B23K35/30 C22C19/05 

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе никеля, предназначенных для применения в авиационной, энергетической отраслях промышленности в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки.

Известен присадочный материал на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод0,08хром14-16молибден14-16кремний0,5марганец1,0железо≤4,0никельостальное (ГОСТ 2246-70«Проволока стальная сварочная»)

Известен также присадочный материал, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод0,21-0,62хром6-11молибден5,5-9,5кобальт8-12ниобий3,6-6,5алюминий2,6-4вольфрам4-7титан0,1-0,8магний0,01-0,1марганец0,5-3,0железо0,01-0,5бор0,001-0,08иттрий0,02-0,3тантал0,05-1,5церий0,001-0,08никельостальное

Причем отношение суммы ниобия и тантала к углероду равно 13-17 СССР А.С. №1628369. Известен присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод<0,05хром28-31,5молибден2-7кобальт<0,15ниобий + тантал0,6-2,0алюминий0,05-0,75вольфрам<0,10титан0,1-0,8цирконий0,0008-0,012кремний0,015-0,5железо8-12марганец0,4-1,4медь<0,3азот0,04бор0,001-0,01сера<0,01фосфор<0,02никельостальное

Соотношение ниобий + тантал + кремний менее 4%. Заявка США №2004062677.

Применение известных присадочных материалов для сварки жаропрочных сплавов (σ_в≥1200 МПа) не обеспечивает повышения прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочность сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод≤0,15хром14-16молибден2-4кобальт8-12ниобий3-4алюминий0,5-1,5вольфрам2-4кремний≤0,5марганец≤1,5железо≤7,0ванадий0,5-1,2никельостальное

«Присадочные материалы для сварки жаропрочных никелевых сплавов». Л.И.Сорокин. журнал «Сварочное производство», 2003 г., №4.

Присадочный материал-прототип обладает недостаточными прочностными свойствами сварного соединения при комнатной и повышенных температурах и жаропрочностью сварных соединений.

Технической задачей изобретения является разработка присадочного материала на основе никеля, обеспечивающего повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Для достижения поставленной технической задачи предложен присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,02-0,05хром10-18молибден4-6кобальт10-18ниобий2-6алюминий0,5-1,3вольфрам0,5-5титан0,3-1,0цирконий0,5-1,0магний0,02-0,04лантан0,02-0,05никельостальное

Авторами установлено, что введение титана, циркония, магния, лантана, в предлагаемый присадочный материал при заявленном содержании и соотношении компонентов обеспечивает повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Примеры осуществления

Пример 1. В вакуумных печах выплавлены составы присадочных металлов, приведенных в таблице (1). Слитки после механической обработки были прокованы на сутунки и прокатаны на лист. Листы подвергались закалке и обрабатывались в растворах кислот и щелочи для снятия окалины после термообработки. Из листов при резке на ножницах нарезалась «лапша», которая использовалась в качестве присадочного металла при сварке высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов типа ВЖ169. Ручную аргонодуговую сварку с присадочным металлом осуществляли на токах 80-100 А при скорости 5-7 м/час.

Примеры 2-4 проводились аналогично примеру 1.

Приведенные в таблице механические свойства сварных соединений показывают, что применение предлагаемого состава присадочного материала для сварки высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов позволяет повысить прочность сварных соединений при комнатной температуре, а также длительную и кратковременную прочность при температуре (700°С) эксплуатации сплавов на 30-50%.

Применение предлагаемого присадочного материала на основе никеля для сварки жаропрочных сплавов позволит повысить ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателей.

Составы и свойства предлагаемого присадочного материала и присадочного материала-прототипа№ п/пСодержание элементов, мас.%Свойства сварного соединенияСCrMoСоNbAlWTiZrMgLaFeMnVSiNiПредел прочности сварного соединения, σв, МПаПредел длительной прочности сварного соединения, σ⁷⁰⁰ ₁₀₀, МПаТемпература, °С2070010,021041020,50,50,30,50,020,02----осн.95065053020,051861861,351,01,00,040,05-----//-120070055030,031451440,92,50,60,70,030,03-----//-110070055040,15153103,51,03----41,510,5-//-750400240

Изобретение относится к сплавам на основе никеля в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки. Присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов содержит, мас.%: углерод 0,02-0,05; хром 10-18; молибден 4-6; кобальт 10-18; ниобий 2-6; алюминий 0,5-1,3; вольфрам 0,5-5; титан 0,3-1,0; цирконий 0,5-1,0; магний 0,02-0,04; лантан 0,02-0,05; никель - остальное. Повышается прочность сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, жаропрочности сварных соединений. Повышаются ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателей. 1 табл.

Присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,02-0,05хром10-18молибден4-6кобальт10-18ниобий2-6алюминий0,5-1,3вольфрам0,5-5титан0,3-1,0цирконий0,5-1,0магний0,02-0,04лантан0,02-0,05никельостальное