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

Никелевые сплавы для изготовления штамповой оснастки

Разработка никелевых сплавов началась в конце 30-х годов и была вызвана потребностью в более жаропрочных и износостойких материалах, чем стали, в связи с появлением реактивных двигателей. Первые сплавы на никель-хромовой основе разрабатывались с легированием титаном и алюминием, обеспечивающими дисперсионное твердение за счет выделения когерентной с ГЦК-решеткой у'-фазы типа Ni3(Al, Ti). До 50-х годов никелевые сплавы использовались только как деформируемые. Использование метода литья по выплавляемым моделям и вакуумное оборудование печей позволили создать более высоколегированные и износостойкие сплавы.

Основные элементы, входящие в состав жаропрочных никелевых сплавов, можно разделить на следующие группы:

  • — элементы, образующие аустенитную матрицу с ГЦК-решеткой, — Со, Cr, Mo, W, V;
  • — элементы, способствующие образованию и выделению у'-фазы, — Ti, Al, Nb, Та;
  • — элементы, сегрегирующие по границам зерен, — Mg, В, С, Zr, Hf.

Необходимо выделить отдельно примесные элементы, поскольку

в ряде случаев они оказывают значительное влияние на свойства жаропрочных никелевых сплавов. Кроме того, по виду образуемых химических соединений основные легирующие элементы можно разделить на карбидообразующие — Cr, Mo, W, V, Nb, Та, Ti и оксидообразующие — Cr, А1.

Хром сравнительно слабо упрочняет твердый раствор при высоких температурах, однако он значительно улучшает окалиностойкость.

Кобальт оказывает положительное влияние на жаропрочность никелевых сплавов, упрочняя твердый раствор, а также повышая его термическую стойкость и термическую стойкость у'-фазы, замещая при этом часть никеля и образуя соединение типа (Ni, Co)3(Ti, Al).

Молибден и вольфрам оказывают благоприятное влияние на жаропрочность, так как, обладая низким коэффициентом диффузии, тормозят процессы разупрочнения при высоких температурах. В присутствии бора и углерода Мо и W могут входить в состав упрочняющих фаз карбидов,боридов и карбонитридов.

Титан и алюминий имеют ограниченную растворимость в никеле, что позволяет получать дисперсные фазы при распаде пересыщенного твердого раствора этих элементов в никеле. Увеличение их концентрации приводит к увеличению количества у'-фазы в структуре сплава. Однако чрезмерное легирование алюминием увеличивает склонность сплавов к распаду твердого раствора при охлаждении и приводит к появлению грубых выделений первичных фаз. Поэтому суммарное содержание А1 и Ti в жаропрочных сплавах ограничивается 7... 10%.

Ниобий измельчает зерно в жаропрочных сплавах, а также оказывает положительное влияние на упрочнение приграничных объемов зерен благодаря образованию карбидов. При достаточных количествах ниобий участвует в образовании интерметаллидной фазы типа Ni3Nb.

Бор в небольших количествах (до 0,05 %) способствует резкому замедлению диффузии по границам зерен. Цирконий и церий способствуют измельчению частиц у-фазы, а также упрочнению границ зерен и приграничных объемов зерна благодаря образованию карбидов.

Вредные примеси, такие как Pb, Sn, S, Р, оказывают отрицательное воздействие на жаропрочность никелевых сплавов, которое объясняется образованием легкоплавких эвтектик. В работе показано, что даже малейшие количества примесей снижают длительную прочность и пластичность никелевых сплавов.

В качестве штамповых материалов для изотермической штамповки до 1000 °С в отечественной практике наиболее приемлемыми оказались сплавы типа ЖС6К и ЖС6У. За рубежом получили распространение никелевые сплавы IN-100 и MAR-M200, обладающие наиболее высоким пределом текучести и жаропрочности при 930...980 °С (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Механические свойства никелевых жаропрочных сплавов

Сплав

a02, МПа

a,oo, МПа

975 °C

1000°c

1050°C

975 °C

1000°C

1050°C

ЖС6К

-

310

-

200

150

80

ЖС6У

550

480

-

220

160

110

MAR-M200

-

-

-

200

170

-

TRW-VIA

-

-

-

230

180

-

Наиболее перспективными в этом направлении являются дисперсионно-упрочненные сплавы, способные сохранять работоспособность до 0,9 Тпл длительное время.

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

Популярные страницы