Сплав на основе никеля Советский патент 1992 года по МПК C22C19/05 

Изобретение относится к металлу|; гии, 6 частности к сплавам, предназначенным для изготовления литых деталей, работают щих при повышенных температурах под нагрузкой в агрессивных газовых сред21Х. содержащих соединения серы.

Известны высокотемпературные ке1фОзионностойкие сплавы на основе никеля и покрытия из них для жаропрочныхсляавйв, содержащие, мас.%:

Коррозионностойкие cnnatQbt

Углерод0,55-2,5 0.5&-2,5

Хром26-40 32--4а

Молибден и/или

вольфрам6-158-15

Ниобий, титанг ванадий,

тантал, гафний.

1-7,5

1-7,5 до 5 0-5

ГО li.

или

0-50-5 СО

0-20-2

0-2 0-2 0-1 0-1 0-25 0-25 Остальное Сплав для покрытия 10-50 3-15 0,1-10 До8 До5 До 5 До 12 ГафнийДо 10 ТитанДо 5 Благородные металлы До 15 Оксиды тугоплавких металловДо 5 Никель и железоОстальное Однако эти сплавы не обладают высоким, уровнем стойкости к термическим напряжениям при тепловых ударах и жаростойкости в серосодержащих газовых средах, продуктах сгор1ания высокосернистых топлив. Наиболее близким к предлагаемому является сплав на основе никеля, содержаи ий, мас.%: Хром 35,5-37,0 Железо 20,5-22,0 Марганец 6,0-7,5 Кремний 1,0-1,5 Азот 0,05-0,3 Бор 0,001-0,01 Кальций 0,001-0,05 Никель Остальное Этот сг1лав обладает при повышенных температурах высоким уровнем прочностных СВОЙСТВ и удовлетворительно низкой скоростью окисления б серосодержащих газовых средах. Однако уровень жаростойкости указанного сплава при повушеннШ температурах 700-900°С недостаточен для обеспечения высокой зксплуатационной стойкости деталей из данного материала. Цель изобретения - повышение жаростойкости в серосодержащих газовых средах. Для достижения указанной цели сплав на основе никеля, содержащий Сг, Fe, Мп, SI, В и Са, дополнительно содержит Т1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром35,5-37,0 Железо20,5-22,0 Марганец5,5-7,0 Кремний1,0-5,5 Титан0,4-1,0 Бор0.001-0,01 Кальций0,001-0,05 НикельОстальное Сплав может содержать примеси, мас.%: Углерод До 0,4 Сера До 0,035 Фосфор До 0,035 Оптимальным содержанием Т1 в предложенном сплаве является 0,4-1,0 мас.%. Т1 в таких количествах способен снизить скорость коррозионных потерь за счет легирования защитной окалины-оксида Сг20з титаном. Небольшие добавки катионов Тг с меньшей валентностью, чем у хрома (Сг по теории окисления Вагнера повышают концентрацию электронных дырок, а следовательно, понижают концентрацию катионных вакансий и уменьшают скорость окисления. При содержании Т1 больше 1,0 мас.% нет дальнейшего повышения эффекта. При содержании Мп менее 5,5 мас.% и минимально допустимей содержании Nt (31,44 мас.%} не обеспечивается стабильная аустенитная структура сплава, что приводит к ухудшению его жаропрочных свойств. При содержании Мп более 7,0 мас.% окалиностойкость ухудшается до уровня известного сплава. Состав сплавов приведен в табл. 1. Сплавы выплавлялись в открытой индукционной печи. Испытания предложенного и известного Сплавов проводили на образцах в литой состоянии после нормализации от 1100° С. В табл. 2 приведены данные по жаростойкости в газовой среде, содержащей сериистый ангидрид SOa (SOa - 02 1:8), и уровню механических свойств при 20 и 800° С. Как видно из данных табл. 2, предложенный сплав обладает достаточно высокой жаростойкостью в агрессивных серосодержащих средах, превышак щей соответствующий уровень у известного сплава в среднем в 8,5 раз при таком же уровне высокотемпературной прочности. У сплава.с запредельными значениями компонентов (4, 5) жаростойкость снижена до уровня известного сплава. Технико-экономическая эффективность предложенного сплава заключается в том, что он обладает высокими литейными свойствами, не склонен к образованию горячих трещин и обеспечивает получение качественных отливок. Предложенный сплав обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость деталей, работающих при повышенных температурах в условиях нагрузок и тепповых ударов в продуктах сгорания высокосерниртых топлив. Формула изб б р е т е н и я Сплав на основе никеля, содержащий хром, железо, марганец, кремний, бор, кальций, отличающийся тем, что, о целью повышения жаростойкости в серосодержащих газовых средах, он дополнительно содержит титан-при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром35,5-37,0 Железо20.5-22,0 Марганец5,5-7,0 Кремний1,0-1,5

Титан

0.4-1.0 Бор 0.001-0,01

0.001-0.05

Кальций Никель Остальное

Химический состав сплавов

П р и м е ч а н и е. Составы 4 и5 запредельные значения.

Т а б л и ц а 1

Таблицей