Жароміцний сплав на основі нікелю

двМбовє МШ^С22С 19/05 ЖАРОМІЦНИЙ СПЛАВ ПА ОСНОВІ НІКЕЛЮ І ] І / ,' Винахід відноситься до металургії сплавів, а саме до жароміцних ливарних сплавів на основі нікелю. Відомі в металургії жароміцні сталі і сплави, основою яких є нікель, хром і залізо (Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. Металлургия, М. 1969, стр. 167-174, 340). Ці сплави широко використовуються для виготовлення соплових апаратів газотурбінних двигунів. Вказані сплави мають високі пластичні властивості та хорошу зварюваність, але низькі тріщиностійкість та довготривалу міцність при температурах експлуатації 700-800°С. Із описаних в літературі жароміцних сплавів на основі нікелю, які застосовуються для виготовлення соплових апаратів газотурбінних двигунів, за складом компонентів найбільш близьким до замовляємого сплав) с сплав ХН60ВТ (ВЖ98, ЭИ868 ТУ 14-1-1747-76) прийнятий за прототип. Сплав має наступний склад, мас. % : В;, глень не більш 0.10 Хром 23,5-26,5 Вольфрам 13,0-16,0 Титан 0,3-0,7 Алюміній не більш 0,5 Залізо не більш 4,0 Марганець не більш 0,5 Кремній не більш 0,8 Мідь не більш 0,07 Сірка не більш 0,013 Фосфор не більш 0,013 Нікель решта Однак, як показали випробування, вказаний сплав Mat недостатню довготривалу міцність, внаслідок незначного виділення зміцнюючої фази. Завданням данного винаходу є створення жароміцного сплаву для виготовлення литих соплових апаратів ГТД, який би мав підвищені жароміцні властивості при ЗДДОЕІЛЬІІІЙ гріщиностійкості і зварюваності. Поставлене завдання вирішується 'іим, що відомий жароміцний сплав на основі нікелю, який місчить вуглець, хром, вольфрам, тітан і алюміній мас наступне співвідношення компонентів мас % ; Вуглець не більш 0,10 Хром 27,5-30,5 Вольфрам Ї4.и-і6,5 іУган 0.4-0.7 Алюміній 0,3-0,7 Залізо не більш 4.0 Марганець не більш 0,5 Кремній не більш 0,8 Мідь не більш 0,07 Сірка не більш 0,013 Фосфор не більш 0,013 Нікель решта Для визначення оптимального хімічного складу замовляємого сплаву було приведено ряд дослідних плавок. Хімічний склад дослідних сплавів і прототипу поданий у таблиці 1. За шихту було взято свіжі компоненти. Сплав виплавляли у вакуумній індукційній печі УППФ-ЗМ з основним тиглем місткістю 15 кг. При температурі 1560-1580°С метал розливали в попередньо нагріті до 950°С керамічні форми, одержані за витоплюваними моделями. Отримані заготовки зразків піддавали термічній обробці за таким режимом: нагрів до 1180°С, витримка 2 години, охолодження на повітрі. Порівняльні випробування механічних та жароміцних властивостей дослідних плавок і прототипу проводили по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9454-78 і ГОСТ 10145-84. Результати випробувань наведені у таблиці 2. З таблиць 1 і 2 видно, що вибране співвідношення елементів у складі запропонованого жароміцного сплаву є оптимальним для досягнення поставленого завдання. За нижню межу масової долі хрому (27,5%), вольфраму (14,0%), тітану (0,4%) і алюмінію (0,3%) вибрали їх концентрацію, яка забезпечує перевагу у властивостях запропонованого сплаву в порівнянні з прототипом. Підвищення масової долі хрому ( >30,5%), вольфраму (>16,5%), тітану (> 0,7%) і алюмінію (> 0,7%) викликає небезпеку перелегування сплаву, що призводить до огрубления границь зерен та падінню фізико-механічних властивостей. Масова доля хрому 27,5-30,5%, вольфраму 14,0-16,5%, тітану 0,4-0,7% і алюмінію 0,3-0,7% забезпечує збільшення кількості надлишкової карбідної фази, яка за рахунок виділення у вигляді часток глобулярної форми видіграє роль зміцнювача у-твердого розчину (матриці), підвищуючи довготривалу міцність сплаву при температурах експлуатації 700-800°С. З приведених результатів (таблиця 2) виходить, що запропонований сплав у порівнянні з прототипом має вищу довготривалу міцність в 2 і більше разів. Вказані переваги пропонуємого сплаву дозволяють збільшити надійність та довговічність соплових апаратів газотурбінних двигунів. ТАБЛИЦЯ 1 Вміст елементів, мас. % С Сг W Ті А1 Fe 0,08 Сплав 25,0 15,17 0,46 0,18 0,19 Ї Si Mn 0,11 0,05 s P Ni 0,002 0,005 Осно ва Осно ва Осно ва Пропонуємий сплав 0,09 28,7 13,8 0,7 0,45 0,11 0,12 0,06 0,004 0,005 2 0,08 30,0 15,9 0,59 0,47 0,11 0,14 0,06 0,004 0,005 3 0,08 29,8 15,5 0,64 0,78 0,08 0,13 0,06 0,004 0,005 Осно ва Осно ва Осно ва Вище верхньої і нижче нижньої межі 4 0,07 24,5 13,95 0,41 0,055 0,88 0,32 0,31 0,003 0,005 5 0,08 26,5 15,85 0,35 0,31 0,85 0,40 0,35 0,004 0,005 6 0,09 32,5 17,2 0,7 0,72 0,81 0,23 0,30 0.003 0,005 7 0,08 33,0 18,1 0,62 0,78 0,83 0,21 0,35 0,005 0,005 Осно ва Осно ва ТАБЛИЦЯ Механічні властивості при Т=20°С Механічні властивості при Т=730°С ав, МПа 5,% МПа 5,% 570 Сплав 45,2 354 29,4 558 588 Пропонуємий сплав 39,2 357 31,8 33,6 357 39,4 1 2 3 4 5 6 7 Довготрив ала міцність 556 578 562 591 594 38,1 46 42,2 48,1 119 101 34,3 358 34,6 40,8 Вище верхньої і ничже нижньої межі 49,2 349 39,9 40,4 41,2 356 38,1 43,8 22,1 388 24,6 33,3 20,9 393 23,8 32,9 767 25 27 51 64,5