Спосіб отримання виливків з жароміцного сплаву на основі нікелю

1. Спосіб отримання відливок з жароміцного сплаву на основі нікелю, включаючий розплав та заливку рідкого металу, який відрізняється тим, 31934 тримка менш 10 секунд недостатня для рівномірного розподілу модифікатора у всьому об'ємі металу. При витримуванні більш 30 секунд утрачається модифікуюча дія, тому що уведений цирконій іде на утворення стабільних фаз на його основі типу ZrNi, ZrС і (Zr, Ті2S, С), тобто діє як легуючий елемент. З метою надання максимальних жароміцних властивостей зразкам, модифікованим цирконієм в кількості 0,03-0,05 % (мас), їх піддають наступній термічній обробці: нагрів до 1230±5°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі. Результати випробувань механічних та жароміцних властивостей наведені у табл. 2. З табл. 2 видно, що термічна обробка за запропонованим способом (режими 2-4) призводить до підвищення довготривалої міцності в порівнянні зі зразками, обробленими за відомим способом (режим 1), а також за режимами 5 і 6. Запропонований режим термообробки призводить до того, що в сплаві відбувається вирівнювання розмірів зміцнювальної g'-фази в осях та міжосьових просторах дендритів і, відповідно, вирівнювання за хімічним складом в об'ємі металу. Також зменшується кількість евтектичної (g+g')фази за рахунок часткового її розчинення в gтвердому розчині. Термічна обробка з витримкою при температурі нижче 1225°С недостатня для рівномірного вирівнювання розмірів зміцнювальної g'-фази в осях та міжосьових просторах дендритів. Підвищення температури витримки вище 1235°С призводить до появи структур оплавлення, які зменшують фізико-механічні властивості сплаву. З наведених у табл. 1 і 2 результатів виходить, що відносне подовження, ударна в'язкість та довготривала міцність запропонованого сплаву помітно вище, ніж у прототипі. Вказані переваги дозволяють збільшити надійність та довговічність деталей газотурбінного двигуна, виготовлених таким способом. Масова частка цирконію не більш 0,04%, яка міститься у прототипі, не достатня для забезпечення потрібного рівня властивостей. Для визначення оптимальної кількості модифікатору було проведено ряд дослідних плавок. За шихту було взято свіжий сплав ЖС6У-ВИ, який відповідає вимогам ОСТ 1.90.126-85. Сплав виплавляли у вакуумній індукційній печі УППФ-ЗМ з основним тиглем місткістю 15 кг. Перед зливом нагрітого до 1580-1600°С розплаву в нього додавали необхідну кількість цирконій-нікелевої лігатури фракцією 0,2-1,0 мм і робили витримку при цій температурі протягом 10-30 секунд. При температурі 1560-1580°С метал розливали в попередньо нагріті до 950°С керамічні форми, одержані за витоплюваними моделями. Отримані заготовки зразків підлягали термічній обробці за відомим способом: нагрів до 1210+15°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі. Порівняльні випробування механічних та жароміцних властивостей дослідних плавок і прототипу проводили згідно з ГОСТ 1497-84, ГОСТ 9454-78 та ГОСТ 10145-84. Результати випробувань наведені у табл. 1. З табл. 1 видно, що обрана кількість модифікатору 0,03-0,05% (мас) є оптимальною для досягнення поставленого завдання. За нижню межу масової частки цирконію 0,03%, обрали концентрацію, яка забезпечує перевагу у властивостях запропонованого сплаву у порівнянні з прототипом. Підвищення масової частки цирконію більше 0,05% викликає появлення на межах зерен округлих мікропор та мікротріщин, що призводить до зниження фізико-механічних властивостей. Додаткове модифікування сплаву цирконієм 0,03-0,05% (мас) забезпечує отримання у термообробленому металі менші розміри та кількість евтектичної (g+g')-фази, що збільшує довготривалу міцність при температурах 950-1000°С. Уведення цирконію 0,03-0,05% (мас) сприяє подрібненню гілок евтектичних карбідів та деякій їх глобуляризації, подрібненню зерна і дендритних чашечок. При цьому забезпечується підвищення ударної в'язкості та відносного подовження при кімнатній температурі. Час витримки 10-30 секунд забезпечує дію уведеного елементу як модифікатора 2 роду. Ви Джерела інформації: 1. Симс Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы. - М.: Металлургия, 1976. - 568 с. 2. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1969. - 750 с. 3. ОСТ 1.90.126-85. Таблиця 1 Сплав Прототип Запропонований сплав Вище верхньої і нижче нижньої межі Кількість цирконію, % (мас) 0,03 0,04 0,05 0,01 0,02 0,06 0,08 Механічні властивості при кімнатній температурі KCU, sв, МПа d, % МДж/м2 965 4,4 10,0 1020 6,0 12,1 986 5,2 11,2 979 5,0 11,0 966 4,5 10,0 972 4,7 10,5 969 4,6 10,5 954 4,2 9,2 2 Довготривала міцність, МПа 975 760 s100 s1000 184 258 207 197,2 188,3 193,0 189,4 163,7 153,4 280,8 350,2 277,0 160,4 202,8 196,0 164,9 31934 Таблиця 2 Механічні властивості при кімнатній температурі KCU, sв, d, % МДж/м2 МПа Режим обробки 1. Нагрів до 1210+15°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі (відомий спосіб) 2. Нагрів до 1225°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі 3. Нагрів до 1230°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі 4. Нагрів до 1235°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі 5. Нагрів до 1220°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі 6. Нагрів до 1240°С, витримка 4 години, охолодження на повітрі 760 s100 975 s1000 1020 6,0 12,01 258 280,8 1015 5,8 12,0 310,5 295,3 1026 6,0 12,3 333,5 317,4 1018 5,7 11,8 321,4 302,7 1012 5,8 11,8 260,3 277,5 974 4,9 9,51 115,0 108,9 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 Довготривала міцність, МПа