Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Посмотреть оригинал

Никелевые литейные сплавы

Конструкционные никелевые сплавы

Никель является одним из важнейших промышленных металлов. Чистый никель имеет высокую прочность (о„ = = 400...500 МПа) и пластичность (б = 50%), обладает высокой химической стойкостью.

Никель имеет плотность 8,907 г/см3, кристаллическую решетку ГЦК с периодом 0,408 нм. Температура плавления никеля равна 1455 °С, кипения — 3080 °С. Сплавы на основе никеля характеризуются высоким энергетическим сопротивлением и коррозионной стойкостью, а также обладают повышенной жаропрочностью и жаростойкостью.

На структуру и свойства никеля существенное влияние оказывают находящиеся в нем примеси — Со, Fe, Si, С, 02, S, Си. Примеси Со, Fe, Si и Си, образующие с никелем твердые растворы, оказывают незначительное влияние на его механические свойства и несколько повышают электрическое сопротивление.

Углерод обычно используют в качестве раскислителя никеля. Но уже при содержании его более 0,1 % никель становится хладоломким вследствие выделения по границам зерен углерода в форме графита.

Сера очень вредная примесь. В никеле она находится в виде сульфида Ni2S, который образуете никелем легкоплавкую эвтектику Ni — Ni2S. Эвтектика имеет температуру плавления 644 °С, выделяется по границам зерен и делает никель непластичным. Когда в никеле содержится более 0,01 % серы, он не может быть обработан давлением даже в горячем состоянии. Пластичность никеля может быть восстановлена при обработке его магнием. Магний связывает серу в тугоплавкое химическое соединение MgS. Поскольку это соединение кристаллизуется первым, оно попадает внутрь зерна и может оказать модифицирующее воздействие.

Кислород в никеле находится в виде закиси никеля и располагается как по границам зерен, так и внутри зерна. К числу вредных примесей относятся висмут, свинец, сурьма, мышьяк, селен, кадмий и фосфор.

Все сплавы никеля по их применению в технике можно условно разделить на пять основных групп: конструкционные, электротехнические, сплавы с особыми физическими и химическими свойствами, жаропрочные и жаростойкие сплавы.

Взаимодействие никеля с легирующими элементами в значительной мере определяется его положением в периодической системе, поскольку он является переходным металлом. Никель образует непрерывные твердые растворы с промышленно важными металлами: Си, Mn, Со, Fe и некоторыми дорогостоящими металлами. Медь, марганец и кобальт используются в качестве основных легирующих элементов, а железо в большинстве случаев рассматривается как нейтральная примесь. Растворное упрочнение в системах с неограниченными твердыми растворами не дает значительного повышения прочности, но позволяет в широком диапазоне изменять физические свойства сплавов. С большинством практически важных переходных металлов (Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Та, W) никель образует эвтектическое равновесие со значительной растворимостью в твердом состоянии. Образование металлоидных фаз и уменьшение растворимости с понижением температуры создают предпосылки для эффективного растворного и дисперсионного упрочнения.

Особенно интересны в этом отношении элементы Ti, Cr, Nb, Mo, Та, W, которые применяются в качестве основных и вспомогательных легирующих элементов в жаропрочных никелевых сплавах. При введении этих элементов в сплав в количестве 8... 10% они незначительно понижают температуру плавления никеля. Это обстоятельство является важным для сохранения жаропрочности. Цирконий и гафний вводятся в жаропрочные сплавы в виде небольших добавок. Сплавы никеля с переходными металлами являются узко- и среднеинтервальными. Они обладают хорошими литейными свойствами, но склонны к дендритной ликвации.

Разность предельной растворимости и растворимости при

600...700 °С указывает на то, что наибольший эффект при дисперсионном упрочнении должны давать добавки Ti, Nb и Та. Из них вне конкуренции оказывается титан как наиболее дешевый и легкий элемент. Кроме того, он оказывает и растворное упрочнение. Элементы W, Мо и Сг используются только для растворного упрочнения.

Особое внимание обращает на себя алюминий, который обладает значительной растворимостью в твердом никеле. С понижением температуры растворимость алюминия в никеле уменьшается и тем самым обеспечивается комплексное растворно-дисперсионное упрочнение. Высокая температура плавления эвтектики (1385 °С) и устойчивый ин- терметаллид Ni3Al (у-фаза) с температурой плавления 1395 °С дополняют ценные для жаропрочных сплавов свойства.

Добавки бора в количестве 0,01 ...0,3 мае. % вводятся для измельчения структуры и улучшения технологических свойств, поскольку бо- риды никеля являются устойчивыми соединениями. Углерод в никелевых сплавах практически полностью связан в карбиды сильными карбидообразуюшими элементами — Ti, Mo, W. Карбиды и карбо- нитриды создают дополнительное упрочнение границ зерен. В связи с этим углерод в жаропрочных сплавах рассматривается как необходимая добавка и вводится в количестве 0,1 ...0,2 мае. %.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы