Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ОСНОВЕ ПЕРЕД ПАЙКОЙ
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ОСНОВЕ ПЕРЕД ПАЙКОЙ

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ ДИСПЕРСИОННО-ТВЕРДЕЮЩИХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЬ-ХРОМОВОЙ ОСНОВЕ ПЕРЕД ПАЙКОЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области металлургии, в частности к термообработке деталей из жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромой основе перед пайкой. Способ предусматривает закалку, нагрев до 1000oC и после выдержки - ступенчатое старение с охлаждением в печи соответственно при температуре 900±20oC с выдержкой 30-50 мин, при 800±20oC с выдержкой 80-100 мин, при 700+50oC с выдержкой 4-6 ч и при 600+50oC с выдержкой 6-8 ч с последующим охлаждением на воздухе. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2105080
Класс(ы) патента: C22F1/10
Номер заявки: 95106530/02
Дата подачи заявки: 21.04.1995
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Семенов Виктор Никанорович
Автор(ы): Семенов Виктор Никанорович
Патентообладатель(и): Семенов Виктор Никанорович
Описание изобретения: Изобретение относится к термообработке деталей из жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов перед пайкой.
Жаропрочные сплавы используются в конструкциях, работающих в теплонагруженных условиях и химически активных средах. Обладая высокими эксплуатационными свойствами, они имеют пониженную технологичность в процессах, связанных с деформацией при нагреве, например, при штамповке, сварке или пайке. Особенно это относится к дисперсионно-твердеющим хромоникелевым сплавам. При нагреве они претерпевают структурные превращения, связанные с выделением из твердого раствора избыточных карбидных Me23C6, Me6C или интерметаллидных Ni3(TiAl), Ni3T и других фаз. При выпадении их в локальных участках металла создается искаженное состояние решетки, приводящее к возникновению внутренних объемных напряжений. В результате этого снижается пластичность сплава и повышается склонность к образованию трещин при деформации. Склонность к хрупкому разрушению особенно резко повышается в контакте с поверхностно-активной жидкометаллической средой, например припоем. В этом случае разрушающая нагрузка снижается более чем в 10 раз.
При пайке конструкции ее детали находятся в напряженно-деформированном состоянии в результате неравномерного нагрева или различия в термическом расширении деталей из разнородных металлов. Возникающие при этом напряжения растяжения способны превысить допустимые в контакте с жидким припоем нагрузки и разрушить металл. Трещины, как правило, заполнены припоем, что препятствует их обнаружению. Наличие трещин значительно снижает работоспособность паяной конструкции.
Известен способ термической обработки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромовой основе, включающий закалку с 1090oC на воздухе и ступенчатое старение в атмосфере воздуха по режиму: нагрев до температуры 1000oC с выдержкой 2 ч, охлаждение вместе с печью до температуры 900oC с выдержкой 1 ч, охлаждение с печью до температуры 800oC с выдержкой 2 ч с последующим охлаждением на воздухе. При закалке структурные составляющие сплава переходят в твердый раствор. Нагрев до 1000oC и последующее медленное охлаждение обеспечивает выделение интерметаллидных и карбидных фаз при температурах 900-800oC в мелкодисперсном состоянии. Однако при указанных температурах фазы выделяются не полностью.
При пайке изделий дисперсионно-твердеющий сплав, находящийся в напряженном состоянии, вступает во взаимодействие с расплавом припоя уже при температуре начала его плавления. Это способствует термической деформации и снижению пластичности сплава.
Недостатком известного способа является нестабильность структуры сплава паяемых изделий при температуре ниже 800oC, их низкая пластичность, а значит и высокая чувствительность к воздействию припоев.
Задача изобретения - получение стабильной структуры дисперсионно-твердеющих никель-хромовых сплавов и увеличение их пластичности во всем интервале температур взаимодействия с жидким припоем, обеспечивающее изготовление паяных конструкций без дефектов.
Задача решена за счет того, что ступенчатое старение осуществляют сначала при температуре 90 ±20oC с выдержкой 30-50 мин, далее при 800±20oC с выдержкой 80-100 мин, при 700+50oC с выдержкой 4-6 ч и при 600+50oC с выдержкой 6-8 ч. Указанное ступенчатое строение способствует полному выделению из хромоникелевого твердого раствора избыточных фаз, а значит и равновесию структуры в интервале температур взаимодействия расплавленного припоя с металлом при последующей пайке. Максимальное выделение избыточных фаз и их коагуляция при термообработке обеспечивает повышение пластичности сплава, необходимой для предотвращения образования дефектов в паяном шве в процессе пайки.
Технический результат - повышение стабильности структуры дисперсионно-твердеющего сплава и его пластичности, обеспечивающее снижение чувствительности сплава к воздействию жидкого припоя в процессе пайки.
Предложенный способ осуществляют следующим образом.
Необходимо провести пайку элемента конструкции днища, состоящего из кольца и впаянного в него по периметру диска. Материал кольца - дисперсионно-твердеющий сплав на никель-хромовой основе - ЭП-202. Материал диска - бронза. Температура пайки - 925±5oC. Используют припой на серебряной основе марки ПСр - 37,5. Температура начала плавления его составляет 720oC.
Перед операцией пайки заготовку кольца закаливают с температуры 1080±5oC с охлаждением на воздухе, затем нагревают в атмосфере воздуха до 1000oC и выдерживают 1 ч, и далее осуществляют ступенчатое старение. Для этого заготовку охлаждают с печью до 900±20oC, выдерживают 30-50 мин, оптимально 40 мин, охлаждают с печью до 800±20oC, выдерживают 80-100 мин, оптимально 90 мин, охлаждают с печью до 700±50oC, выдерживают 4-6 ч, оптимально 5 ч и охлаждают с печью до 600±50oC, выдерживают при этой температуре 6-8 ч. Далее проводят охлаждение на воздухе.
При температуре 1000oC начинается процесс выпадения избыточных фаз из твердого раствора сплава. В процессе выдержки при этой температуре выпадают все интерметаллидные составляющие и до 2-3% γʹ-фазы. При последующем трехступенчатом старении происходит практически полное выпадение γʹ-фазы и ее коагуляция. При заключительном этапе - 600+50oC - завершается выпадение оставшихся частиц γʹ-фазы из твердого раствора.
Оптимальное время выдержки на всех ступенях процесса старения выбиралось с учетом обеспечения максимальной пластичности сплава при предварительных испытаниях образцов из этого сплава.
Исследования показали, что в результате предложенной термообработки структура сплава приобрела стабильность и высокую пластичность, что сделало его нечувствительным к воздействию жидкого припоя. Благодаря стабильности структуры сплава и его пластичности, напряжения, возникающие в паяемой конструкции, не смогли разрешить металл, находящийся в контакте с расплавленным припоем.
Сравнительные данные результатов испытаний механических и физических свойств сплава ЭП-202, термообработанного по предложенному и известному способам, приведены в таблице.
Характеристики δ и Ψ получены при температуре испытаний 750oC.
Анализ таблицы показал, что при испытаниях дисперсионно-твердеющего сплава на никель-хромовой основе ЭП-202, прошедшего термообработку в соответствии с предложенным способом, он обладает пластичность в 5-6 раз больше, чем обработанный по известной технологии. При пайке в конструкциях трещины и разрушения отсутствуют. Отмечен непрерывный рост пластичности сплава в интервале температур плавления припоя - 720-925oC, что указывает на отсутствие объемных изменений в нем, а следовательно на достижение стабильности структуры.
Формула изобретения: Способ термической обработки жаропрочных дисперсионно-твердеющих сплавов на никель-хромовой основе перед пайкой, включающий закалку, нагрев до 1000oС и после выдержки ступенчатое старение с охлаждением в печи, далее на воздухе, отличающийся тем, что ступенчатое старение осуществляют соответственно при температурах 900 ± 20oС с выдержкой 30 50 мин, при 800 ± 20oС с выдержкой 80 100 мин, при 700 ± 50oС с выдержкой 4 6 ч и при 600 ± 50oС с выдержкой 6 8 ч.