Влияние хрома, никеля, кремния и алюминия на жаростойкость сталей (стр. 1 из 3). Хром кремниевый сплав

Сплав на основе никеля, содержащий кремний, алюминий и хром

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе никеля, которые могут быть использованы в качестве материала для изготовления элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания. Сплав на основе никеля содержит, мас.%: Si 1,5-3,0, Al 1,5-3,0, Cr >0,1-3,0, Fe 0,005-0,20, Y 0,01-0,20, один или несколько из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti <0,001-0,20, C 0,001-0,10, N 0,0005-0,10, Mn 0,001-0,20, Mg 0,0001-0,08, O 0,0001-0,010, S не более 0,015, Cu не более 0,80, Ni и обычные технологически обусловленные примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями стойкости к искровой эрозии и стойкости к коррозии при одновременно достаточных значениях деформируемости и свариваемости. 2 н. и 18 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к сплаву на основе никеля, содержащему кремний, алюминий, хром и реакционно-способные элементы в качестве компонентов сплава.

В числе прочего сплавы на основе никеля используются для производства элементов зажигания в двигателях внутреннего сгорания. Эти электроды подвержены воздействию температур от 400 до 950°C. Кроме того, атмосфера чередуется между восстановительной и окислительной. Это вызывает разрушение или потерю материала вследствие высокотемпературной коррозии в поверхностной области электродов. Образование искры зажигания вызывает дополнительную нагрузку (электроискровая эрозия). У основания искры зажигания образуются температуры в несколько тысяч градусов Цельсия, а при пробое в первые наносекунды течет ток силой до 100 ампер. При каждом искровом разряде ограниченный объем материала в электродах плавится и частично испаряется, что ведет к потере материала.

Кроме того, вибрация от двигателя повышает механические нагрузки.

Электродный материал должен обладать следующими свойствами: хорошая стойкость к высокотемпературной коррозии, в частности к окислению, а также к сульфидированию, науглероживанию и азотированию. Также требуется стойкость к вызываемой искрой зажигания эрозии. Кроме того, материал должен не обладать чувствительностью к тепловым ударам и должен быть жаропрочным. Также материал должен обладать хорошей теплопроводностью, хорошей электропроводностью и достаточно высокой точкой плавления. Он должен хорошо обрабатываться и быть недорогим.

В частности, никелевые сплавы должны обладать хорошим потенциалом для такого набора свойств. По сравнению с благородными металлами они не дорогие, у них отсутствуют фазовые превращения до точки плавления, как у кобальта и железа, они сравнительно не чувствительны к науглероживанию и азотированию, обладают хорошей термостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью, хорошо деформируемы и свариваемы.

В отношении обоих механизмов, вызывающих повреждение, а именно высокотемпературной коррозии и искровой эрозии, важное значение имеет характер образования оксидного слоя.

Для обеспечения оптимального образования оксидного слоя для конкретного применения известны разные легирующие элементы для сплавов на основе никеля.

Ниже все данные о концентрации приводятся в процентах по массе, если не указано особо.

Из DE 29 36 312 A1 известен никелевый сплав, состоящий из приблизительно от 0,2 до 3% Si, приблизительно 0,5 или менее Mn, по меньшей мере двух металлов, выбранных из группы, состоящей из приблизительно от 0,2 до 3% Cr, приблизительно от 0,2 до 3% Al и приблизительно от 0,01 до 1% Y, остальное - никель.

В DE-A 102 24 891 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,8 до 2,2% кремния, от 0,05 до 0,1% иттрия, и/или гафния, и/или циркония, от 2 до 2,4% алюминия, остальное - никель.

В ЕР 1 867 739 А1 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,5 до 2,5% кремния, от 1,5 до 3% алюминия, от 0 до 0,5% марганца, от 0,05 до 0,2% титана в сочетании с от 0,1 до 0,3% циркония, при этом цирконий может быть полностью или частично заменен двойным количеством гафния.

В DE 10 2006 035 111 А1 предложен сплав на основе никеля, который содержит от 1,2 до 2,0% алюминия, от 1,2 до 1,8% кремния, от 0,001 до 0,1% углерода, от 0,001 до 0,1% серы, не более 0,1% хрома, не более 0,01% марганца, не более 0,1% меди, не более 0,2% железа, от 0,005 до 0,06% магния, не более 0,005% свинца, от 0,05 до 0,15% иттрия и от 0,05 до 0,10% гафния или лантана или соответственно от 0,05 до 0,10% гафния и лантана, остальное - никель и технологически обусловленные примеси.

В брошюре «

von TyssenKrupp VDM Automobilindistrie" (Проволока фирмы Тиссен-Крупп VDM Автомобильная промышленность), издание 01/2006, на стр. 18 описан известный в уровне техники сплав NiCr2MnSi, содержащий от 1,4 до 1,8% Cr, не более 0,3% Fe, не более 0,5% C, от 1,3 до 1,8% марганца, от 0,4 до 0,65% Si, не более 0,15% Cu и не более 0,15% Ti.

Целью изобретения является создание сплава на основе никеля, обеспечивающего увеличение долговечности изготовленных из него компонентов, что может быть достигнуто повышением стойкости к искровой эрозии и стойкости к коррозии при одновременной достаточной деформируемости и свариваемости (обрабатываемости). В частности, сплав должен обладать высокой коррозионной стойкостью даже в условиях воздействия очень корродирующих видов горючего, например горючего с содержанием этанола.

Эта цель достигается посредством сплава на основе никеля, содержащего (в мас. %):

Si	1,5-3,0%
Al	1,5-3,0%
Cr	>0,1-3,0%, при этом для указанных содержаний Si, Al и Cr в %
	соблюдается формула 4,0≤Al+Si+Cr≤8,0
Fe	0,005-0,20%
Y	0,01-0,20%
	0,001-0,20% одного или нескольких из элементов:Hf, Zr, La, Ce, Ti,причем для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в %соблюдается формула 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,30
С	0,001-0,10%
N	0,0005-0,10%
Mn	0,001-0,20%
Mg	0,0001-0,08%
O	0,0001-0,010%
S	не более 0,015%
Cu	не более 0,80%
Ni и технологическиобусловленные примеси	остальное

Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Содержание кремния составляет от 1,5 до 3,0%, причем предпочтительные содержания могут задаваться в пределах диапазонов:

1,8-3,0%,

1,9-2,5%.

В равной степени это относится и к алюминию, содержание которого может задаваться от 1,5 до 3,0%. Предпочтительные содержания могут составлять:

1,5-2,5%,

1,6-2,5%,

1,6-2,2%,

1,6-2,0%.

Это относится в одинаковой мере и к элементу хром, содержание которого задается от > 0,1 до 3,0%. Предпочтительные содержания могут составлять:

0,8-3,0%,

1,2-3,0%,

1,9-3,0%,

1,9-2,5%.

Для содержаний указанных элементов Al, Si и Cr в % должна соблюдаться формула 4,0<Al+Si+Cr<8,0. Предпочтительными диапазонами являются

4,5≤Al+Si+Cr≤7,5,

5,5≤Al+Si+Cr≤6,8.

Также это действительно и для железа, содержание которого задается в диапазоне от 0,005 до 0,20%. Предпочтительными содержаниями являются:

0,005-0,10%,

0,005-0,05%.

Кроме того, целесообразно добавить в сплав иттрий в количестве 0,01-0,20% и один или несколько из элементов Hf, Zr, La, Ce, Ti в количестве от 0,001 до 0,20%, при этом для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в процентах соблюдается формула 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,30. При этом предпочтительными диапазонами являются:

Y 0,01-0,15%,

Y 0,02-0,10%,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,15% при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,25,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,10%

при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,20,

Hf, Zr, Ti, соответственно, 0,01-0,05% или La, Ce, соответственно, 0,001-0,10% при

0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce≤0,20.

Одинаковым образом задается содержание углерода в сплаве, а именно в количестве от 0,001 до 0,10%. Предпочтительно в сплаве могут быть заданы следующие содержания:

0,001-0,05%.

Также в сплаве задается содержание азота, а именно в количестве от 0,0005 до 0,10%. Предпочтительно в сплаве может быть задано его содержание:

0,001-0,05%.

Содержание марганца в сплаве может составлять: 0,001-0,20%,

при этом предпочтительны следующие диапазоны:

Mn 0,001-0,10%,

Mn 0,001-0,08%.

Магний задается в количестве от 0,0001 до 0,08%. Предпочтительно его содержание в сплаве составляет от 0,001 до 0,08%.

При необходимости сплав может дополнительно содержать кальций в количестве от 0,0001 до 0,06%.

Содержание серы ограничено величиной не более 0,015%. Ее предпочтительное содержание составляет не более 0,010%.

Содержание кислорода в сплаве задается в количестве от 0,0001 до 0,010%. Предпочтительно его содержание составляет 0,0001-0,008%.

Содержание меди ограничено величиной не более 0,80%. Предпочтительно это содержание ограничено величиной:

не более 0,50%,

не более 0,20%.

Наконец следующие элементы также могут присутствовать в качестве примесей:

Co	не более 0,50%
W	не более 0,02% (не более 0,10%)
Mo	не более 0,02% (не более 0,10%)
Nb	не более 0,02% (не более 0,10%)
V	не более 0,02% (не более 0,10%)
Ta	не более 0,02% (не более 0,10%)
Pb	не более 0,005%
Zn	не более 0,005%
Sn	не более 0,005%
Bi	не более 0,005%
Р	не более 0,050% (не более 0,020%)
В	не более 0,020% (не более 0,010%)

Сплав согласно изобретению предпочтительно выплавляют открыто с последующей обработкой в установке вакуум-кислородного обезуглероживания (VOD) или в установке вакуумной дегазации в ковше (VLF). Однако выплавка и разливка в вакууме также возможны. После этого сплав разливают в виде слитков или непрерывных отлитых лент. При необходимости слиток/непрерывную отлитую ленту отжигают затем при температуре от 800 до 1270°C в течение 0,1-70 часов. Кроме того, сплав возможно переплавлять дополнительно электрошлаковым переплавом (ESU) и/или вакуумным дуговым переплавом (VAR). После этого сплав приводят в требуемую форму полуфабриката. Для этого, при необходимости, производят отжиг при температуре от 700 до 1270°C в течение 0,1-70 часов, затем подвергают горячему формованию, при необходимости с использованием промежуточных отжигов при 700-1270°C в течение 0,05-70 часов. При необходимости поверхность материала химически и/или механически может сниматься (также многократно) в промежутках и/или после горячего формования в целях очистки. После этого, при необходимости, может проводиться одно или несколько холодных формований со степенью обжатия до 99% с получением полуфабриката требуемой формы, при необходимости проводятся промежуточные отжиги при температуре от 700 до 1250°C в течение от 0,1 мин. до 70 ч., при необходимости в атмосфере защитного газа, например аргона или водорода, с последующим охлаждением на воздухе, в подвижной отжиговой атмосфере или в водяной ванне. После этого проводится отжиг на твердый раствор при температуре от 700 до 1250°C в течение от 0,1 мин до 70 ч, при необходимости в атмосфере защитного газа, например аргона или водорода, с последующим охлаждением на воздухе, в подвижной отжиговой атмосфере или в водяной ванне. При необходимости в промежутках и/или после завершающего отжига может проводиться химическая и/или механическая очистка поверхности материала.

Сплав согласно изобретению хорошо подвергается обработке и может использоваться в виде изделий: лента, в частности, толщиной от 100 мкм до 4 мм, лист, в частности, толщиной от 1 до 70 мм, пруток, в частности, толщиной от 10 до 500 мм, и проволока, в частности, толщиной от 0,1 до 15 мм, трубы, в частности, с толщиной стенки от 0,10 до 70 мм и диаметром от 0,2 до 3000 мм.

Эти виды изделий производят при среднем размере зерна от 4 до 600 мкм. Предпочтительный диапазон составляет от 10 до 200 мкм.

Сплав на основе никеля в соответствии с изобретением предпочтительно применим в качестве материала для изготовления свечей зажигания для бензиновых двигателей.

Поэтому заявленные пределы по сплаву могут быть подробно обоснованы следующим образом.

Стойкость к окислению повышается с увеличением содержания Si. Минимальное содержание кремния, составляющее 1,5%, необходимо для обеспечения достаточно высокой стойкости к окислению. При более высоких содержаниях кремния ухудшается обрабатываемость. Поэтому верхний предел содержания кремния установлен равным 3,0 вес. %.

При достаточно высоком содержании кремния присутствие алюминия в количестве по меньшей мере 1,5% дополнительно повышает стойкость к окислению. При более высоких содержаниях алюминия снижается обрабатываемость. Поэтому верхний предел его содержания установлен равным 3,0 вес. %.

При достаточно высоком содержании кремния и алюминия присутствие хрома в количестве по меньшей мере 0,1% дополнительно повышает стойкость к окислению. При более высоких содержаниях хрома обрабатываемость ухудшается. Поэтому верхний предел по содержанию хрома установлен равным 3,0 вес. %.

Для обеспечения хорошей стойкости к окислению необходимо, чтобы сумма Al+Si+Cr превысила 4,0%, в этом случае достигается достаточно хорошая стойкость к окислению. Если же сумма Al+Si+Cr превышает 8,0%, то обрабатываемость ухудшается.

Содержание железа ограничивается величиной 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкое содержание железа повышает стоимость производства сплава. Поэтому содержание железа больше или равно 0,005%.

Минимальное содержание иттрия в количестве 0,01% необходимо для обеспечения его способности повышать стойкость к окислению. По причине стоимости верхний предел установлен равным 0,20%.

Стойкость к окислению дополнительно повышается при добавке по меньшей мере 0,001% одного или нескольких из следующих элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti, причем Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅(La+Ce) должно быть больше или равно 0,02 для того, чтобы можно было достичь требуемую стойкость к окислению. Добавка по меньшей мере одного или нескольких из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti в количестве более 0,20% повышает стоимость, при этом сумма Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅(La+Ce) дополнительно ограничивается величиной менее или равной 0,30 (для содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в %).

Содержание углерода должно составлять менее 0,10% для обеспечения обрабатываемости. Слишком малые его содержания увеличивают затраты при производстве сплава. Поэтому содержание углерода должно превышать 0,001%.

Содержание азота ограничено количеством 0,10%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкие содержания азота увеличивают затраты при производстве сплава. Поэтому его содержание должно превышать 0,0005%.

Содержание марганца ограничено величиной 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Слишком низкие содержания марганца повышают затраты при производстве сплава. Поэтому его содержание должно быть более 0,001%.

Вследствие связывания серы уже очень низкие содержания магния повышают обрабатываемость, благодаря чему исключается появление низкоплавких эвтектик NiS. Поэтому минимальное содержание магния должно составлять 0,0001%. При слишком высоких содержаниях магния могут образовываться интерметаллические фазы Ni-Mg, которые в свою очередь заметно ухудшают обрабатываемость. Поэтому содержание магния ограничено величиной 0,08 вес. %.

Содержание кислорода должно составлять менее 0,010% для обеспечения технологичности сплава. Слишком низкие содержания кислорода увеличивают затраты. Поэтому содержание кислорода должно быть более 0,0001%.

Содержание серы необходимо поддерживать настолько низким, насколько возможно, так как этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению. Поэтому его содержание задается на уровне не более 0,015%.

Содержание меди ограничено величиной 0,80%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

Подобно магнию уже очень низкие содержания кальция повышают обрабатываемость в результате связывания серы, вследствие чего исключается образование низкоплавких эвтектик NiS. Поэтому минимальное содержание кальция должно составлять 0,0001%. При слишком больших содержаниях могут образовываться интерметаллические фазы Ni-Ca, заметно снижающие в свою очередь обрабатываемость. Поэтому содержание кальция ограничено величиной 0,06 вес. %.

Содержание кобальта ограничено величиной не более 0,50%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

Содержание молибдена ограничено величиной не более 0,20%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Это же относится к вольфраму, ниобию и ванадию.

Содержание фосфора должно составлять менее 0,050%, поскольку этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению.

Содержание бора необходимо поддерживать настолько низким, насколько возможно, так как этот поверхностно-активный элемент ухудшает стойкость к окислению. Поэтому его содержание задается равным не более 0,020%.

Содержание свинца ограничено величиной не более 0,005%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению. Это же справедливо в отношении цинка, олова и висмута.

1. Сплав на основе никеля, содержащий, в мас. %:

Si	1,5-3,0
Al	1,5-3,0
Cr	>0,1-3,0, при выполнении для указанных содержаний Si, Al и Cr в %следующего соотношения 4,0≤Al+Si+Cr≤8,0
Fe	0,005-0,20
Y	0,01-0,20
	один или более из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti 0,001-0,20, при выполнении для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в % следующего соотношения0,02≤Y+0,5·Hf+Zr+1,8·Ti+0,6·(La+Ce)≤0,30
С	0,001-0,10
N	0,0005-0,10
Mn	0,001-0,20
Mg	0,0001-0,08
О	0,0001-0,010
S	не более 0,015
Cu	не более 0,80
Ni и технологическиобусловленныепримеси	остальное

2. Сплав по п. 1, в котором содержание кремния составляет от 1,8 до 3,0 мас. %.

3. Сплав по п. 1, в котором содержание кремния составляет от 1,9 до 2,5 мас. %.

4. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,5 до 2,5 мас. %.

5. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,6 до 2,5 мас. %.

6. Сплав по п. 1, в котором содержание алюминия составляет от 1,6 до 2,2 мас. %, предпочтительно от 1,6 до 2,0 мас. %.

7. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 0,8 до 3,0 мас. %.

8. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 1,2 до 3,0 мас. %.

9. Сплав по п. 1, в котором содержание хрома составляет от 1,9 до 3,0 мас. %, предпочтительно от 1,9 до 2,5 мас. %.

10. Сплав по п. 1, в котором для указанных содержаний Si, Al и Cr в процентах выполняется соотношение 4,5≤Al+Si+Cr≤7,5.

11. Сплав по п. 1, в котором содержание железа составляет от 0,005 до 0,10 мас. %.

12. Сплав по п. 1, в котором содержание иттрия составляет от 0,01 до 0,15 мас. %.

13. Сплав по п. 1, в котором содержание иттрия составляет от 0,01 до 0,15 мас. % и от 0,001 до 0,15 мас. % одного или более из элементов: Hf, Zr, La, Ce, Ti, при выполнении для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в процентах при выполнении соотношения 0,02≤Y+0,5·Hf+Zr+1,8·Ti+0,6·(La+Се)≤0,25.

14. Сплав по п. 1, в котором содержание углерода составляет от 0,001 до 0,05 мас. % и содержание азота составляет от 0,001 до 0,05 мас. %.

15. Сплав по п. 1, в котором содержание марганца составляет от 0,001 до 0,10 мас. %.

16. Сплав по п. 1, в котором содержание магния составляет от 0,001 до 0,08 мас. %.

17. Сплав по п. 1, который дополнительно содержит от 0,0001 до 0,06 мас. % кальция.

18. Сплав по любому из пп. 1-17, который дополнительно содержит кобальт не более 0,50 мас. %, вольфрам не более 0,20 мас. %, молибден не более 0,20 мас. %, ниобий не более 0,20 мас. %, ванадий не более 0,20 мас. %, тантал не более 0,20 мас. %, свинец не более 0,005 мас. %, цинк не более 0,005 мас. %, олово не более 0,005 мас. %, висмут не более 0,005 мас. %, фосфор не более 0,050 мас. % и бор не более 0,020 мас. %.

19. Применение сплава на основе никеля по любому из пп. 1-18 в качестве электродного материала для элементов зажигания двигателей внутреннего сгорания.

20. Применение по п. 19, отличающееся тем, что элемент зажигания представляет собой элемент зажигания бензиновых двигателей.

www.findpatent.ru

Никель сплавы с кремнием - Справочник химика 21

Наиболее эффективными легирующими компонентами, повышающими устойчивость железа к окислению на воздухе, являются алюминий и хром, особенно если использовать их с добавками никеля и кремния. Отмечено, что сплав 8 % А1—Ре обладает такой же устойчивостью к окислению, как и сплавы 20 % Сг— 80 % N1 [55]. К сожалению, применение стойких к окислению Л1—Ре-сплавов ограничено их низкими механическими свойствами, малой прочностью защитных оксидных пленок и способностью алюминия образовывать нитриды, вызывающие охрупчивание. Некоторые из этих недостатков Л1—Ре-сплавов преодолеваются посредством легирования хромом. [c.204] СПЛАВЫ СИСТЕМЫ НИКЕЛЬ - ХРОМ - КРЕМНИЙ [c.47]

В бронзах олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению свойств сплавов. Алюминиевые бронзы (5—10 % по массе алюминия) обладают повышенной прочностью. Очень прочны, тверды и упруги бериллиевые бронзы, массовая доля бериллия в которых составляет 2 %. Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, содержащие свинец, марганец, сурьму, железо, никель и кремний. [c.251]

При этом металлическая основа, на которую ведут осаждение, не должна анодно растворяться. Таким инертным материалом могут быть платина, пассивированные никель и железо, сплав кремния с алюминием. [c.43]

СПЛАВЫ КРЕМНИЙ—ЖЕЛЕЗО И КРЕМНИЙ—НИКЕЛЬ [c.384]

Легирование железа и никеля кремнием обеспечивает коррозионную стойкость сплавов в различных средах, особенно в сильных неокислительных кислотах. Эти сплавы хрупкие, поэтому они могут разрушаться при резких перепадах температуры и при ударе. Сплав кремний—никель имеет значительно больший предел прочности и менее склонен к разрушениям. Эти сплавы применяют только в виде литья, и обычно требуется дополнительная шлифовка изделий. Сплав кремний—никель с трудом поддается механической обработке. Твердость этого сплава тем выше, чем быстрее его охлаждают, примерно от 1025 °С. [c.384]

Как видно из рис. 25.1, скорость коррозии сплавов кремний—железо в 10 % растворе 804 при 80 °С зависит от содержания кремния. Для достижения оптимальной стойкости необходимо, чтобы содержание 51 составляло не менее 14,5 % — такой состав соответствует промышленно выпускаемому. Сплавы никеля содержат от 8,5 до 10 % 51 это не обеспечивает оптимальной коррозионной стойкости, но при таком составе они имеют лучшие механические свойства, чем при большем содержании кремния. Принятые составы обоих сплавов приведены в табл. 25.1. [c.384]

Свинец в силу ра створ им О сти его сульфата загрязняет катодные продукты, поэтому пытаются создать ему замену. В некоторых случаях применяют сплавы кремния с никелем, железом и медью. Их стойкость основана на образовании на поверхности пленки 5Юг, проницаемой для электронов, но непроницаемой для ионов. [c.133]

В связи с тем, что Оа склонен к переохлаждению (будучи однажды расплавлен, долго не затвердевает) и имеет высокую температуру кипения, он нашел применение для заполнения высокотемпературных кварцевых термометров. С успехом также может применяться для изготовления кварцевых ламп ( горное солнце ), выпрямителей переменного тока. Оа в виде сплава с никелем и кремнием используется в зубоврачебном деле, добавляется в золотые сплавы для пломб. [c.282]

Проведены специальные опыты на дериватографе с целью определения температуры начала отслаивания окалины при остывании образцов. Предварительно окисленные образцы цилиндрической формы нагревали в печи прибора до 1200°С и после выдержки при этой температуре в течение 5 ч охлаждали с печью. Уменьшение массы образцов в результате отслаивания окалины фиксировалось на дериватограммах. В проведенных опытах с образцами сплавов никель-хром и никель-хром-кремний отслаивание окалины начиналось в области 700—800°С. [c.43]

В последующих работах были получены данные, подтверждающие присутствие двуокиси кремния в окалине нихромов [ 35 ]. В то же время двуокись кремния может формироваться в аморфном состоянии. Микроанализ выявляет особенности морфологии окалины сплавов никель-хром-кремний. В окалине сплавов различают две разнородные по строению части. Наружная часть по внешнему виду одинакова с окалиной сплавов никель-хром, а внутренняя часть выглядит под микроскопом в виде порошкообразной массы темного цвета с вкрапленными в нее частицами металла (рис. 26). Наблюдения показали, что присутствие металлических [c.53]

Результаты изучения кинетики окисления сплавов никель-хром-крем-ний показывают, что легирование двойного сплава кремнием уменьшает скорость окисления нихрома, однако его влияние слабее, чем влияние микродобавок кальция, циркония и лантана (табл. 17). [c.55]

Однако следует подчеркнуть, что достижение стабильных свойств на промышленных сплавах является пока более трудной задачей, чем для сплавов никель-хром-кремний. [c.62]

Сплавы В1—8п— Оа [393] и Со—Оа [1329], а также сплавы галлия с оловом и серебром [1409], никелем и кремнием [695], золотом [665] применяют в [c.10]

Основным легирующим элементом большинства легированных сталей является хром. К коррозионно-стойким относятся такие стали и сплавы, содержание хрома в которых составляет не менее 12%, Кроме того, в зависимости от назначения хромистых сталей их дополнительно легируют никелем, молибденом, кремнием, медью, алюминием, титаном, ниобием, азотом и некоторыми другими элементами. [c.152]

Марка сплава кобальт хром ВОЛЬ фрам никель железо кремний марганец углерод твердость ННА предел прочности при растяжении кг/мм температура плавления, °С [c.449]

В 1934—1936 гг. были опубликованы интересные данные по так называемым сплавным или скелетным катализаторам. Было установлено, что сплавы никеля или кобальта с алюминием или кремнием после частичного растворения алюминия (кремния) дают весьма удобные скелетные катализаторы. Наилучшие результаты показал силав никель-кобальт-кремний. При чистых исходных материалах высший выход жидких углеводородов составлял 96 см на 1 м газа (содерл авшего 23% СО и 46% Нз), а с техническими исходными материалами —80%. Сравнение осажденных катализаторов со сплавными показывает, что первые дают более высокие выходы (на 10—20%) и обладают большей длительностью жизни. Однако, на стороне сплавных имеются другие преимущества, а именно приготовление сплавных катализаторов проще, металлический их характер делает эти катализаторы идеальной средой для отвода тепла реакции, а малый объем (в 10 раз меньший по сравнению с рав- [c.192]

Глава 25. Сплавы кремний—железо и кремниб—никель.......... 384 [c.10]

Для электролиза растворов сульфата никеля с нерастворимым анодом применяются сплавы никеля с кремнием состава N 381 (12,1% 51) или N13512 (22,5 /о 51). [c.133]

НИХРОМ [от ни(кель) и хром] — жаростойкий сплав никеля с хромом один из никеля сплавов. Запатентован (1905) в США. Содержит 65—80% N1, Ю—30% Сг. Легируют сплав кремнием (до 1,5%) или алюминием (до 3,5%), микродобавками редко-и щелочноземельных элементов. Наиболее распространен сплав, содержащий 20% Сг. В СССР выпускают сплавы марок Х20Н80-П, Х20Н75Ю и ХН70Ю. П. отличается редким сочетанием высокой жаростойкости (до [c.85]

Свободный кремний используют для производства сплавов и в цветной металлургии силумин АЛ, кремнистая бронза БрКМцЗ-1, сплавы никеля. Свободный кремний идет также на силицирование поверхностей с целью защиты их от коррозии при высоких температурах. Свойства свободного кремния приведены в табл. 13.8. [c.413]

Ряд сплавов Ре,Со, N1 имеет магнитострикционные свойства (изменяют размеры при намагничивании и перемагничивании), поэтому используются в ультразвуковой технике. Специальные сорта никеля, очищенные карбонильным или электролитическим способом, находят широкое применение в деталях электровакуумных приборов и кернах оксидных катодов, для чего никель активируют кремнием, вольфрамом и др. В производстве электровакуумных приборов используется сталь типа Армко с содержанием С не больше 0,05% (для анодов, экранов и других деталей приборов с небольиюй термической нагрузкой, для изготовления крепежных деталей генераторных ламп и т. п.). [c.348]

Ряд сплавов Ре, Со, N1 имеет магнитострикциониые свойства (изменяют размеры при намагничивании и пе-ремагничивании), поэтому используются в ультразвуковой технике. Специальные сорта никеля, очищенные карбонильным или электролитическим способом, находят широкое применение в деталях электровакуумных приборов и кернах оксидных катодов, для чего никель активируют кремнием, вольфрамом и др. В производстве электровакуумных приборов используется сталь типа Армко с содержанием углерода не больше 0,05% (для [c.433]

Добавка кремния, например к сплаву 2014, используется для того, чтобы сделать для сплавов системы А1— u Mg более эффективным искусственное старение [116]. Добавки железа и никеля (сплав 2618) служат для увеличения прочности сплавов системы А1—Си—Mg при повышенных температурах. Это происходит в результате присутствия интерметаллидной фазы РеЫ АЬ, которая образуется во время затвердевания (литья) и не растворяется при последующих операциях термообработки. Указанные частицы уменьшают и стабилизируют размер зерна конечного продукта, а также увеличивают сопротивление ползучести сплава. Они оказывают небольшое влияние на характер дисперсион- [c.238]

В табл. 10 представлен состав хорошо известного и широко применяемого сплава Сог-Теп. Спецификация ASTM для этого типа сталей не регламентирует строгим образом возможные изменения состава. Для применения в морских условиях можно рекомендовать сплавы, в состав которых входит примерно 0,3 % Си (или больше), а также другие добавки, такие как никель, хром, кремний, при общем содержании легирующих элементов не менее 1,5,%. [c.47]

Микроанализ показывает, что у сплавов никель-хром-кремний отслаи- [c.53]

Никель, сплавы никелевые и медно-пикелевые. кремния [c.577]

Платина — элемент редкий и в природе находится в рассеянном состоянии. Самородная платина обычно представляет собой естественный сплав с другими благородными (палладий, иридий, родий, рутений, осмий) и неблагородными (железо, медь, никель, свинец, кремний) металлами. Такая платина (ее называют сырой или шлиховой) встречается в россыпях в виде тяжелых зерен размером от 0,1 до 5 мм. Содержание элементной платины в этом природном сплаве колеблется от 65 до 90%. Самые богатые уральские россыпи содержали по нескольку десятков граммов сырой платины иа тонну породы. Такие россыии очень редки, как, кстати и крупные самородки. Сырую платину, подобно золоту, добывают из россыпей промыванием размельченной породы на драгах. [c.221]

Результаты испытания различных сплавных катализаторов сведены в табл. 120. Из двухкомпонентных сплавов наибольшей активностью обладает, по данным Фишера, никель-алюминие-вый. Замена никеля кобальтом вызывает снижение выхода продуктов на 42,5% (порядковые номера 1 и 5). Замена алюминия в ко бальт-алюминиевом сплаве кремнием позволяет увели-Ч1ить выход продуктов на 110% (порядковые номера 5 и 7). Причина более низкой активности Со-А катализатора, чем o-Si катализатора, по мнению Ф. Фишера, объясняется присутствием в этом сплаве алюминия. Подтверждение этому Фишер видит в том, что присадка к осажденному кобальтовому катал1изатору [c.400]

СТАРЕНИЕ МЕТАЛЛОВ - изменение структуры и свойств технических -Металлов (сплавов) в результате раснада пересыщенного твердого раствора. Пересыщенный твердый раствор, полученный носле закалки (быстрого охлаждения) из однофазной области в двух- или многофазную, если растворимость одного колшо-нента сплава в другом уменглшется с новышепие.м т-ры, оказывается в неравновесном (метастабильном) состоянии и достигает состояния равновесия носле выделения избыточного количества растворенного компонента в виде второй фазы. Еслп этот процесс протекает самопроизвольно при комнатной т-ре, его называют естественным старен и-е м (холодным), в отличие от искусственного старения (горячего), для реализации к-рого закаленный сплав нагревают. Распад пересыщенного твердого раствора может происходить прерывисто (локально) или непрерывно (однородно). Прерывистый распад обычно начинается на границах зерен или др, дефектах кристаллической решетки, протекает по диффузионному механизму и обусловливается ростом областей уже распавшегося твердого раствора за счет исходного. Часто эти области отличаются ячеистой структурой, поэтому прерывистый распад наз. также ячеистым. Прерывистый раснад происходит преим, в сплавах меди с серебром, меди с бериллием, никеля с бериллием, меди с индием, кобальта с вольфрамом или свинца с оловом. Непрерывный распад протекает одновременно но всем объеме сплава. Он характерен для старения, при к-ром структура фазы выделения близка к структуре исходного твердого раствора (матрицы). Этот распад происходит в основном в сплавах никеля с алюминием, никеля с кремнием, никеля с титаном, никеля с хромом и алюминием, меди с [c.442]

Лит. Елютин В. П. [и др.]. Произ,-водство ферросплавов. М., 1957 Б д н е -рал Ф. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М., 1963. В. П. Зайко. ФЕРРОНИКЕЛЬ — сплав железа с никелем. Используется со второй половины 19 в. Содержит, кроме никеля, кобальт, кремний, хром и др. примеси (табл.). Ф. получают в основном восстановительной плавкой окисленных никелевых руд, состоящих из окислов кремния, железа, магния, алюминия, хрома и содержащих никель (1—3%) и кобальт (до 0,2%). Различают Ф. богатый (30— 40% N1), средний (10—20% N1) и [c.643]

Существуют сплавы никеля с кремнием, так называемый сплав хастеллой Д (8,5—10 Si, 3—4 u, около 0,12 С, остальное Ni). Этот сплав несколько напоминает ферросилициды (Fe—12—13%Si). Характерной его особенностью является высокая коррозионная стойкость в h3SO4 при всех концентрациях и температурах, а также высокая стойкость в фосфорной кислоте. В НС1 хастеллой Д стоек на холоду применяется только в виде литья. В отличие от ферроси-лидов хастеллой Д несколько менее хрупок и с некоторым затруднением может механически обрабатываться. [c.231]

chem21.info

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, СОДЕРЖАЩИЙ КРЕМНИЙ, АЛЮМИНИЙ И ХРОМ

Кроме того, вибрация от двигателя повышает механические нагрузки.

Ниже все данные о концентрации приводятся в процентах по массе, если не указано особо.

В брошюре « von TyssenKrupp VDM Automobilindistrie" (Проволока фирмы Тиссен-Крупп VDM Автомобильная промышленность), издание 01/2006, на стр. 18 описан известный в уровне техники сплав NiCr2MnSi, содержащий от 1,4 до 1,8% Cr, не более 0,3% Fe, не более 0,5% C, от 1,3 до 1,8% марганца, от 0,4 до 0,65% Si, не более 0,15% Cu и не более 0,15% Ti.

Эта цель достигается посредством сплава на основе никеля, содержащего (в мас. %):

Si	1,5-3,0%
Al	1,5-3,0%
Cr	>0,1-3,0%, при этом для указанных содержаний Si, Al и Cr в %
	соблюдается формула 4,0≤Al+Si+Cr≤8,0
Fe	0,005-0,20%
Y	0,01-0,20%
	0,001-0,20% одного или нескольких из элементов:Hf, Zr, La, Ce, Ti,причем для указанных содержаний Y, Hf, Zr, La, Ce, Ti в %соблюдается формула 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,30
С	0,001-0,10%
N	0,0005-0,10%
Mn	0,001-0,20%
Mg	0,0001-0,08%
O	0,0001-0,010%
S	не более 0,015%
Cu	не более 0,80%
Ni и технологическиобусловленные примеси	остальное

Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

1,8-3,0%,

1,9-2,5%.

1,5-2,5%,

1,6-2,5%,

1,6-2,2%,

1,6-2,0%.

0,8-3,0%,

1,2-3,0%,

1,9-3,0%,

1,9-2,5%.

4,5≤Al+Si+Cr≤7,5,

5,5≤Al+Si+Cr≤6,8.

0,005-0,10%,

0,005-0,05%.

Y 0,01-0,15%,

Y 0,02-0,10%,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,15% при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,25,

Hf, Zr, La, Ce, Ti, соответственно, 0,001-0,10%

при 0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce)≤0,20,

Hf, Zr, Ti, соответственно, 0,01-0,05% или La, Ce, соответственно, 0,001-0,10% при

0,02≤Y+0,5⋅Hf+Zr+1,8⋅Ti+0,6⋅ (La+Ce≤0,20.

0,001-0,05%.

Содержание марганца в сплаве может составлять: 0,001-0,20%,

при этом предпочтительны следующие диапазоны:

Mn 0,001-0,10%,

Mn 0,001-0,08%.

Магний задается в количестве от 0,0001 до 0,08%. Предпочтительно его содержание в сплаве составляет от 0,001 до 0,08%.

При необходимости сплав может дополнительно содержать кальций в количестве от 0,0001 до 0,06%.

Содержание серы ограничено величиной не более 0,015%. Ее предпочтительное содержание составляет не более 0,010%.

Содержание меди ограничено величиной не более 0,80%. Предпочтительно это содержание ограничено величиной:

не более 0,50%,

не более 0,20%.

Наконец следующие элементы также могут присутствовать в качестве примесей:

Co	не более 0,50%
W	не более 0,02% (не более 0,10%)
Mo	не более 0,02% (не более 0,10%)
Nb	не более 0,02% (не более 0,10%)
V	не более 0,02% (не более 0,10%)
Ta	не более 0,02% (не более 0,10%)
Pb	не более 0,005%
Zn	не более 0,005%
Sn	не более 0,005%
Bi	не более 0,005%
Р	не более 0,050% (не более 0,020%)
В	не более 0,020% (не более 0,010%)

Поэтому заявленные пределы по сплаву могут быть подробно обоснованы следующим образом.

Содержание меди ограничено величиной 0,80%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

Содержание кобальта ограничено величиной не более 0,50%, так как этот элемент снижает стойкость к окислению.

edrid.ru

Отливки их высоколегированных сплавов железа с кремнием, хромом и алюминием

otlivki-ikh-vysokolegirovannykh-splavov-zheleza-s-kremniem-khromom-i-alyuminiem

Для специальных целей применяются сплавы железа с кремнием, хромом и алюминием. Они предназначены для работы в условиях, когда к отливкам предъявляются повышенные требования по жаростойкости и кислотостойкости.

Литые изделия, предназначенные для работы в различных кислотах, очень часто изготовляют из сплавов железа с кремнием. В зависимости от содержания углерода в сплаве, которое колеблется в пределах от 0,3 до 3,5%, они могут относиться, с одной стороны, к широкой области легированных сплавов, а с другой — к специальным легированным сталям. Наиболее распространенный сплав железа с кремнием имеет следующий химический состав: 0,5 — 0,8% С; 0,3 — 0,8% Мп; 14 — 16% Si; до 0,1% Р; до 0,07% S. Состав и свойства этого сплава, носящего название «кислотостойкая кремнистая сталь», регламентируются чехословацким стандартом CSN 422822.0. Отливки из этой кремнистой стали стойки в отношении всех кислот, кроме плавиковой кислоты, горячей соляной кислоты и горячих щелочных растворов.

Качество полученного сплава очень сильно зависит от качества исходных материалов, способа ведения плавки, формовки и заливки металла в формы, а также от производственного опыта литейщиков. Изготовление отливок из этих сплавов до сих пор производится очень устарелыми способами, нуждающимися в пересмотре. На основании приобретенного производственного опыта должны быть разработаны новые методы получения отливок из этих сплавов.

Теория легирования. Fe—Si железо сплавляется с кремнием в любых пропорциях. При увеличении содержания кремния в железе вначале образуется область гомогенного твердого раствора, причем атомы железа в кристаллической решетке замещаются атомами кремния. Как было указано в первой главе, кремний принадлежит к числу элементов, сильно сужающих область твердого раствора. Эта область замыкается при содержании в сплаве 2,2% Si. Присутствие такого количества кремния в железе не вызывает никаких структурных изменений, и во всем диапазоне температур сохраняется чисто ферритная структура. При содержании 18,5% кремния, соответствующем пределу его растворимости в железе, замещение атомов железа атомами кремния в кристаллической решетке прекращается. При дальнейшем увеличении содержания кремния образуются интерметаллидные соединения типа Fe—Si (силициды).

Грейнер исследовал рентгенографическим методом сплавы с высоким содержанием кремния и обнаружил, что параметр решетки этих сплавов уменьшается пропорционально увеличению содержания кремния до 14,5%; дальнейшее повышение содержания кремния не меняет параметра решетки. Для объяснения этого явления выдвинуто два предположения: либо происходит образование второй фазы, либо при достижении критического содержания кремния наступает упорядоченное распределение его атомов в твердом растворе и образуется соединение Fe3Si. Экспериментально было доказано, что при содержании 14,5% Si образуется соединение Fe3Si превращением твердого раствора а. Работы некоторых исследователей показали, что соединение Fe3Si существует уже при содержании кремния более 10%.

Влияние хрома, никеля, кремния и алюминия на жаростойкость сталей

2 Влияние хрома, никеля, кремния и алюминия на жаростойкость сталей

Под жаростойкостью (окалиностойкостью) сталей и сплавов принято понимать стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 5500 С и работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии.

Жаростойкие стали применяются в паровых котлах, газотурбинных установках, авиационных двигателях, печах и печных конвейерах – всюду, где температура может составлять 400–14000 C. Самой важной характеристикой таких сталей является сопротивление ползучести при высоких температурах. Важное значение имеет также сопротивление окислению (окалиностойкость). Жаростойкие сплавы предназначены для использования в машиностроении, самолетостроении, ракетостроении, теплоэнергетики, металлургии и многих других отраслей промышленности.

В металлургии жаростойкую сталь используют для изготовления тиглей для соляных и металлических ванн. Эти тигли изнутри подвергаются действию расплава, а снаружи – окалинообразованию при нагреве. Кроме того, из этой стали изготовляют изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации воздействию металла или солей.

Жаропрочные сплавы должны быть и жаростойкими, в противном случае они быстро «сгорают», т.е. превращаются в окалину из-за быстрого окисления и детали их них выходят из строя. Наоборот, жаростойкие сплавы не всегда бывают жаропрочными. Например, жаростойкие высокобериллиевые и алюминиевые бронзы не относятся к числу жаропрочных медных сплавов; то же можно сказать относительно высокохромистых железных и никелевых жаростойких сплавов типа фехраль, нихром и др.

Жаростойкость характеризует сопротивление металла окислению при высоких температурах.

Как происходит окисление? Начальная стадия окисления стали – чисто химический процесс. Но дальнейшее течение окисления – уже сложный процесс, заключающийся не только в химическом соединении кислорода и металла, но и в диффузии атомов кислорода и металла через многофазный окисленный слой. При плотной оксидной пленке скорость нарастания окалины определяется скоростью диффузии атомов сквозь толщину окалины, что в свою очередь зависит от температуры и строения оксидной пленки.

С повышением температуры скорость окисления возрастает (рисунок 1) и резко при 5700 С, когда вместо плотных оксидов типа Fe2 O3 и Fe3 O4 образуется рыхлый оксид FeO. Особенно низкое сопротивление окислению имеют тугоплавкие металлы и их жаропрочные сплавы, предназначенные для работы при температурах выше 1100 – 12000 С. Исключение составляют жаропрочные сплавы хрома с рабочими температурами 700 – 11500 С и выше, однако они имеют другие существенные недостатки.

Рисунок 4 – Влияние температуры на скорость окисления железа

Проблема защиты жаропрочных сплавов от окисления решается несколькими путями.

Основной из них заключается в легировании элементами, которые благоприятным образом изменяют состав и строение окалины. Так, в результате внедрения в сталь соответствующих количеств хрома, алюминия или кремния, обладающих большим сродством к кислороду, чем железо, в процессе окисления на поверхности образуются плотные окислы Cr2 O3 , Al2 O3 или SiO2 , диффузия сквозь которые проходит с трудом. Образовавшаяся тонкая пленка из этих оксидов затрудняет процесс дальнейшего окисления.

Чем выше содержание хрома, алюминия или кремния в стали и тем выше может быть рабочая температура.

Более эффективен и другой путь в случае тугоплавких металлов и их жаропрочных сплавов – нанесение специальных защитных покрытий, поскольку истинно жаростойкие сплавы тугоплавких металлов, как правило, не жаропрочны, отличаются повышенной хрупкостью и не поддаются обработке давлением.

Взаимосвязь между важнейшими свойствами жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов можно иллюстрировать наглядной схемой (рисунок 2).

Рисунок 5 – Взаимосвязь между важнейшими свойствами сплавов

тугоплавких металлов

Один и тот же сплав не может одновременно сочетать в себе такие противоречивые характеристики, как высокая жаропрочность, сопротивление окислению и технологичность (например, деформируемость при обработке давлением). Например, сплав 1 обладает хорошим сопротивлением окислению, но маложаропрочен и плохо деформируется; наоборот, сплав 2 отличается высокой жаропрчностью, удовлетворительной деформируемостью, но имеет низкую жаростойкость и т.д.

Легирующие элементы в сплавах могут быть по отношению к кислороду либо более благородными, либо менее благородными, чем железо. При действии кислорода расплав обогащается вследствие окисления железа элементами первой группы; наоборот, элементы второй группы преимущественно сами окисляются и тем самым предохраняют железо от окисления. Такое влияние легирующих элементов сохраняется в сплавах и в твердом состоянии.

При окислении твердых растворов железа, содержащих элементы, окисляющиеся легче железа, можно наблюдать обогащение окалины соответствующими элементами, если имеется достаточно времени для протекания диффузии. Если нагревать железохромистые, железоалюминиевые, железокремнистые сплавы в окислительной атмосфере на высокие температуры таким образом, чтобы окисление происходило не слишком быстро и чтобы легирующие элементы могли диффундировать по объему сплава, то можно установить обогащение слоя окалины хромом, алюминием, кремнием. В результате диффузии при соответствующих условиях окисления может образоваться защитный слой окислов, как это видно из таблицы 2.

Таблица 2 – Состав окалины на окалиностойких сплавах при нагревании их на воздухе

Защитные покрытия для тугоплавких металлов и их жаропрочных сплавов должны удовлетворять целому ряду требований, поэтому проблема защиты этих материалов от окисления является одной из важнейших.

В таблице 3 приведены составы сталей и сплавов, применяемых как жаростойкие. Предельная температура эксплуатации указана в таблице и показывает температуру, выше которой сплав не должен нагреваться при работе во избежание быстрого окисления. Поскольку повышение предельной температуры эксплуатации создается за счет дорогого легирования, то следует точно определять температурные условия работы металла и выбирать по справочным данным жаростойкий сплав.

Таблица 3 – Составы и применение некоторых жаростойких сталей

(ГОСТ 5632 – 72)

Процессы, протекающие при образовании окалины в легированной стали, можно пояснить с помощью схем (рисунок 6).

mirznanii.com

Жаростойкость сплавов железа с хромом и кремнием сталей

Сплав железа с углеродом при содержании последнего более 1,7% называют чугуном. Чугун тверд, но хрупок и не поддается ковке или прокатке. Он используется главным образом для отливок тяжелых машинных частей (станин, маховых колес и т. п.) и на переработку его на сталь. Для улучшения свойств чугуна его легируют, что обеспечивает возможность широкого использования его в промышленности. Легирование чугуна и стали обычно проводят хромом, никелем, марганцем, кремнием, молибденом, вольфрамом, ванадием, титаном, алюминием, ниобием, кобальтом, медью, бором, магнием. От качества и количества легирующих элементов зависят свойства чугуна и стали. Требования к химическому составу выпускаемого промышленностью чугуна определяются условиями его назначения. Так, например, жаростойкий чугун должен соответствовать по химическому составу требованиям ГОСТ 7769—63, отливки из ковкого чугуна ГОСТ 1215—59 (табл. 20, 21). [c.270] Химические продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяются различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Благодаря способности изменять свои свойства в зависимости от состава, возможности термической и механической обработки стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатываются резанием. Добавки других металлов — легирующих элементов — улучшают качество сталей и придают им особые свойства (например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость никель повышает прочность, пластичность кремний увеличивает жаростойкость). [c.243]

Жаростойкость — стойкость по отношению к газовой коррозии при высоких температурах. Жаропрочность — свойства конструкционного материала сохранять высокую механическую прочность при значительном повышении температуры. Жаростойкость обычно обеспечивается легированием металлов и сплавов, например стали хромом, алюминием и кремнием. Эти элементы при высоких температурах окисляются энергичнее, чем железо, и образуют при этом плотные защитные пленки оксидов. Хром и кремний улучшают также жаропрочность сталей. Стали, легированные 4—9 % хрома, молибденом или кремнием, применяют, например, в парогенераторе- и турбостроении. Сплав, содержащий 9—12% хрома, применяют для изготовления лопаток газовых турбин, деталей реактивных двигателей, в производстве двигателей внутреннего сгорания и т. п. [c.235]

Хромистые стали, содержащие от 6 до 19% Сг и до 4% З , называются сильхромами. Введение кремния в железохроми-сше сплавы способствует значительному повышению жаростойкости сплава, которая обусловлена образованием пленки, состоящей из окислов кремния и хрома. Следует отметить, что высокой жаростойкостью обладают и сплавы железа с кремнием без хрома, но вследствие плохих технологических свойств (крупнозернистое строение и хрупкость) эти сплавы практически непригодны. [c.127]

Легированные стали. Как разнообразны применения стали, так разнообразны и предъявляемые к ней в каждом случае требования. От строительной или конструкционной стали (арматура зданий, мосты, суда) требуется высокая прочность и хорошая свариваемость, от инструментальной (режущий, мерительный и штамовый инструмент) — высокая твердость и износоустойчивость, от стали других назначений — упругость, жаростойкость, жароупорность, кислотоупорность, высокие магнитные свойства (сердечники электромагнитов) или, наоборот, немагнитность. Придание стали заданных механических, физических или химических свойств достигается введением в нее добавочных, легирующих элементов, по одному, по два и более. В качестве легирующих элементов в металлургии используются главным образом металлы старших групп периодической системы ванадий, хром, марганец, вольфрам, молибден, никель, а из металлоидов кремний и бор. Легирующие элементы либо образуют в массе сплава химические соединения с его другими составными частями, чаще всего карбиды, либо же при затвердевании сплава кристаллизуются в виде твердого раствора в а-, а иногда в у-железе. Так, при затвердевании высоколегированных никелевых и марганцевых сталей превращения у-железа в а-железо не происходит, и затвердевшая сталь представляет твердый раствор никеля или марганца в у-железе. Большинство легированных сталей и прочих промышленных сплавов, как дюралюминий, электрон, латунь, бронза, имеют структуру твердых растворов. [c.699]

Коррозионностойкие сплавы на основе железа. К ним относятся хромистые, хромоникелевые, хромомарганцовые, хромоникель-марганцовые стали и стали с др. легирующими элементами (алюминий, молибден, кремний), а также чу-гуны, легированные кремнием, хромом и др. Сплавы железа, содержащие не менее 12% хрома, имеют повышенную коррозионную стойкость, т. к. хром пассивирует их и способствует сохранению высоких механич. свойств при высоких темп-рах. Введение в хромистые стали кремния усиливает их жаростойкость . [c.319]

Хром применяется в жаростойких сплавах в количестве 2—357о- Из диаграммы состояния системы железо — хром ясно, что мартенситные стали содержат 2—147о Сг, а ферритные 14—357о Сг. Однако эти границы могут сдвигаться из-за присутствия других элементов. Например, элементы, способствующие устойчивости аустенита (углерод, азот, марганец и никель), расширяют область мартенситных сталей в сторону большего содержания хрома, в то время как кремний, вольфрам, молибден, титан, ниобий и алюминий сужают ее, снижая верхний предел содержания хрома. [c.669]

Основные методы защиты металлов от окисления при высоких температурах основаны на легировании, т. е. на получении сплавов, более стойких к газовой коррозии, чем обычные, не содержащие специальных легирующих примесей. Кривая рис. 52 показывает, как существенно по-выщается коррозионная устойчивость стали при легировании ее сравнительно небольшими количествами алюминия. На рис. 53 приведены обобщающие данные по влиянию легирования железа кремнием, алюминием, хромом, титаном и никелем на повышение жаростойкости сплава [6]. Очевидно сильное влияние 51, А1 и Сг на повышение жаростойкости стали и малое влияние N1 и Т1 (при исследованных содержаниях этих легирующих примесей). [c.89]

Диффузионный способ покрытия, основанный на диффузии в поверхностные слои изделия другого металла или сплава при высокой температуре. Образующийся диффузионный слой на поверхности изделия в большинстве случаев обладает свойствами повышенной жаростойкости. Процесс покрытия алюминием называется алитированием, или калоризацией процессы диффузии хрома или кремния в поверхностные слои стали называются соответственно термохромированием, силицирова-нием, и т. п. Кроме того, широко распространен диффузионный способ покрытия железа цинком (шерардизация). [c.170]

chem21.info

никель сплав железа с кремнием

Главными представителями сплавов железа являются чугуны и стали. При анализе простых чугунов и сталей обычно определяют содержание в них углерода, кремния, серы, фосфора и марганца. Для придания сплавам железа определенных технических свойств в них вводят легирующие компоненты, из которых чаще всего приходится определять никель и хром (также ванадий, медь, титан, молибден и др.). [c.454] Принадлежность данного сплава к определенному типу дает возможность с большой степенью достоверности предвидеть примерный его состав. Так, например, алюминиевые сплавы содержат магний, железо, кремний, титан, медь, цинк, марганец, никель и др. медные сплавы — олово, цинк, СБ1 н ц, сурьму, висмут, железо, никель, кремний, фосфор и др. [c.453]

Анализ алюминия и его сплавов обычно сводится к определению железа, кремния, меди, магния, марганца, реже калия, натрия, цинка, кальция, никеля. Добавление указанных элементов изменяет свойства чистого алюминия. Так, марганец повышает устойчивость к коррозии, но понижает пластичность магний уменьшает массу и повышает прочность кремний увеличивает прочность, но уменьшает пластичность медь увеличивает прочность. Состав некоторых алюминиевых сплавов приведен в табл. 36. [c.377]

Большая часть алюминия применяется в виде его сплавов с магнием, медью, кремнием, цинком, никелем, железом и другими металлами. Наиболее важные — сплавы типа дюралюминия (я 94% А1, 4% Си, 5% Mg и 0,5% Мп), литейные сплавы — силумины ( — 12% 51) и сплавы с магнием ( 10% Mg). По своим ценным свойствам сплавы алюминия занимают второе место после сплавов железа, причем области применения их неуклонно расширяются. Особенно возросло их применение в транспорте и строительном деле. Благодаря таким свойствам, как малая плотность, [c.476]

Кальций, стронций и барий химически очень активны и в свободном виде их использовать нельзя. Кальций иногда входит в сплавы как легирующий элемент. Чаще кальций в сплаве с кремнием — силико-кальций — употребляется как активный раскислитель сплавов на основе железа, никеля, меди. [c.311]

Латуни - сплавы меди с цинком - разделяются на литейные и обрабатываемые давлением (ГОСТ 15527-70). Различают простые латуни и легированные никелем, свинцом, железом, кремнием и другими элементами. [c.87]

Чистое железо имеет низкое электросопротивление и большие потери на вихревые токи. Для снижения этих потерь применяют сплавы железо-кремний, железо-крем-ний-алюминий, железо-никель, иногда для улучшения технологических свойств в железо вводят около 0,03 % фосфора. [c.425]

Анализ имеющихся в литературе опытных данных о скорости окалинообразования на сплавах железа показал, что для сплавов с хромом при высоких температурах в воздухе и в водяном паре они удовлетворительны, для кремнистого железа и стали, содержащей одновременно хром и кремний, хорошо согласуются с теоретическими выводами, а для сплавов железа с никелем имеется качественное согласование. [c.102]

Извлечение щелочью алюминия и кремния из их сплавов с никелем, кобальтом, железом или медью применяется для приготовления ( скелетных ) катализаторов. [c.64]

Большая часть алюминия применяется в виде его сплавов с магнием, медью, кремнием, цинком, никелем, железом и другими металлами. Наиболее важными являются сплавы типа дюралюминия ( 94% А1, 4% Си 0,5% Mg и 0,5% Мп), литейные сплавы — силумины ( 12% 51) и сплавы с магнием ( 10% Мд). По своим свойствам сплавы алюминия занимают второе место после сплавов железа, причем области применения их неуклонно расширяются. Особенно возросло применение сплавов алюминия в транспорте и строительстве. Благодаря малой плотности, высокой Электропроводимости и теплопроводности, исключительной пластичности чистого металла алюминий используют для изготовления электрических проводов (взамен меди), теплообменников, конденсаторов и др. Алюминий применяют в качестве раскислителя сталей, восстановителя при получении ряда металлов методом алюмотермии. [c.452]

В конце процесса анод представляет собой сплав нз 62% ме- ди, 11% цинка, 7% олова, 6% алюминия, 6% кремния, небольшого количества свинца, золота, серебра, никеля и железа. Анод далее направляют на металлургическую обработку. В результате йз лома выделяют 90% меди, 97% золота и 94% серебра. [c.59]

Восстановительный период, в течение которого происходит снижение содержания кислорода и легирование стали другими металлами. В этот период в ванну (или непосредственно в разливочный ковш) добавляют раскислители (ферросплавы, т. е. сплавы железа с высоким содержанием кремния, марганца, хрома и др.) для удаления излишнего кислорода и легирующие примеси (добавки марганца, хрома, никеля и др. металлов) для повышения качества стали. [c.49]

МАГНЙТНО-МЙГКИЕ МАТЕРИАЛЫ — магнитные материалы, обладающие большой магнитной про-ницае-постью, малой коэрцитивной си.гой и малыми гистерезисными потерями. М.-м. м. на основе железа и его сплавов используют с середины 19 в. Различают М.-м. м. металлические и неметаллические (табл.). К наиболее распространенным металлическим М.-м. м. относятся электротехническая сталь, а также сплавы железа, никеля и кобальта с др. металлами. Для увеличения удельного электрического сопротивления, приводящего к снижению потерь на вихревые токи, электротехническую сталь легируют кремнием. В качестве М.-м. м. с повышенной магнитной проницаемостью применяют железоникелевые сплавы (пермаллой, изоперм), легирование к-рых кремнием и др. добавками также уменьшает потери на вихревые токи. Экстремально высокой магн. проницаемостью обладают пермаллои с повышенным содержанием никеля. Если необходима высокая индукция насыщения, применяют низконнкелевые пермаллои. В некоторых случаях материал должен отличаться постоянством магн. проницаемости при изменении намагничивающего поля. Этим св-вом обладают подвергнутые термомагнитной обработке материалы на основе системы железо — никель — кобальт (напр., перминвар). Среди всех М.-м. м. наибольшей индукцией насыщения отличаются материалы на основе железокобальтовых сплавов (напр., пермендюр). Как М.-м. м. с малыми [c.736]

Мухина 3. С. и Володарская Р. С. Методы анализа магниевых сплавов. [Определение кремния, алюминия, меди, марганца, цинка, железа, никеля]. Тр. (Всес. н.-и. ин-т авиац. м-лов ВИАМ ), 1949, 2, с. 21—25. 4869 [c.190]

Известны многочисленные попытки получения чистого алюминня восстановлением глинозема углеродом, однако эти попытки не увенчались успехом. В электрической печи можно получить только сплавы алюминия с железом, кремнием, медью, никелем и др. [c.444]

Фишер И Мейер для синтеза углеводородов из окиси углерода и водорода применяли с. равным успехом никель, кобальт, кобальт-никель и железо, приготовленные из их сплавов с алюминием или кремнием. Они нашли, что катализаторы повышенной активности получаются из сплавов кобальт-кремний и кобальт-никель-кремний. [c.203]

Применяют огромное число разнообразных легких сплавов на алюминиевой основе прокатные сплавы с добавками меди (3—5,5%), марганца (0,5—1%), магния (около 1%), никеля (1—2%), иногда хрома, железа, кремния, цинка в количествах менее 1% литейные сплавы силумин (87% Al и 13% Si), сплавы с цинком и медью, иногда с добавками марганца, кремния, железа, кадмия, никеля, вольфрама, серебра, сурьмы и др. Алюминий входит как добавка и во многие тяжелые сплавы, в частности на медной основе, и в ультралегкие сплавы на магниевой основе. [c.636]

Для протекторов при защите подземных сооружений часто используют магний. Чистые металлы - магний, алюминий, цинк - не получили практического применения для изготовления протекторов, так как магний имеет сравнительно низкую токоотдачу, а алюминий и цинк склонны к пассивации. Введение добавок позволяет получить сплавы с более отрицательными, чем у основного металла, потенциалами, которые могут оставаться активными, равномерно разрушаться. В магниевые сплавы для протекторов вводят добавки алюминия, цинка и марганца. Алюминий улучшает литейные свойства сплава и повышает механические характеристики, но при этом немного снижается потенциал. Цинк облагораживает сплав и уменьшает вредное влияние таких примесей, как медь и никель, позволяя повышать их критическое содержание в сплаве. Марганец вводят в сплав для осаждения примесей железа. Кроме того, он повышает токоотдачу и делает более отрицательным потенциал протектора. Основные загрязняющие примеси в сплаве - железо, медь,, никель, кремний, увеличивающие самокоррозию протекторов и снижающие срок их службы. [c.158]

В последнее время большое распространение получили жароупорные стали, дающие возможность значительно уменьшить вес решеток и резко увеличить продолжительность их службы-Жароупорными сталями называются разные сплавы железа хрома и никеля. В отличие от обыкновенных сортов стали они> не поддаются быстрому разрушению даже при высоких темпе- ратурах. Примерный состав жароупорной стали хром — 18%,. никель — 25%, кремний — 2,5%, железо — 54,5%. [c.212]

Из серого чугуна изготовляют, кроме того, опоры для мешалок, чанов, автоклавов и других сосудов. Зубчатые колеса для более легкого хода должны быть фрезерованы желательно также все крупные приводы снабжать шарикоподшипниками, что экономит энергию и смазочные материалы. Станина и неподвижные (головные) плиты фнльтр-прессов отливаются из чугуна, но струны не делают из чугуна, так как чугун не обладает достаточной прочностью к растяжению. Автоклавы, рассчитанные на рабочее давление до 40 ат, изготовляются из серого чугуна. Для работы при более высоких давлениях применяют стальное литье, так как чугунное литье при отливке деталей слишком больших размеров пузырится и, кроме то го, пришлось бы делать слишком толстые стенки. Стальной автоклав, изображенный на рис. 43. имеет, например, толщину стенки 80 мм и весит 10 т. Автоклав диаметром 1200 мм, рассчитанный на рабочее давление до 40 ат, изготовленный из серого чугуна, должен иметь стенки толщиной около 400 мм и весить около 60 г. Такие чудовищные аппараты технически неприемлемы, хотя бы из-за огромных напряжений, возникающих при нагревании. Из серого чугуна изготовляют также котлы для плавления в производстве нафтолов добавка 1—3% никеля чрезвычайно повышает устойчивость чугуна к щелочам. Расплавленные щелочи, особенно едко е кали, вызывают сильную коррозию железа. Чугун, легированный 12% кремни я и 4—6% алюминия, полностью или частично устойчив к кислотам. Этот сплав железа—кремния—алюминия довольно сильно разрушается только соляной кислотой, которая вообще является кислотой, наиболее сильной по своему корродирующему действию. Этот сплав впервые был применен в Англии под названием а й р о н э к и т э н-т а й р о н . [c.322]

Технология изготовления. Конструкция теплообменника зависит от требований технологии производства, в частности от технологии соединения труб с трубными досками. Наиболее перспективными, по-видимому, являются гелиеводуговая сварка и высокотемпературная пайка тугоплавким припоем — сплавом железа, хрома, никеля, кремния и бора с точкой плавления около 1100° С. Для осуществления пайки твердым припоем необходима атмосфера водорода при отсутствии влаги (см. гл. 2). В некоторых теплообменниках применена сварка, в других используется пайка, некоторые теплообменники были сначала сварены, а затем пропаяны. Для выявления лучшей технологии были проведены испытания на длительную прочность соединений. Обнаружилось, что повреждения были одинаковыми как в случае сварки, так и в случае пайки — в обоих вариантах имели место случайные свищи. Одной из наиболее существенных конструктивных проблем является вопрос концентрации напряжений в основании сварного шва в трубной доске. На рис. 2.5 показана фотография микрошлифа такого шва, на которой ясно видны места сильной концентрации напряжений на конце трещины, упирающейся в сварочный шов. Хотя влияние такой концентрации напряжений можно уменьшить путем развальцовки трубы в трубной доске, последнюю операцию не всегда легко осуществить при малом диаметре труб. Возникающие в стенке трубы при вальцовке остаточные напряжетшя сжатия имеют тенденцию к релаксации при высоких температурах, особенно в условиях переменных температурных режимов, связанных с резкими изменениями температуры жидкости, текущей в трубах. Следовательно, имеются весьма веские доводы в пользу припаивания труб к трубной доске твердым припоем. При последнем способе получается хорошее со всех точек зрения металлическое сцепление трубы с трубной доской. Было выявлено, что если трубы свариваются, а затем еще и пропаиваются, то при этом достигается высокая монолитность конструкции. Действительно, более 7000 сваренных, а затем пропаянных соединений труб с трубной доской были подвергнуты длительным испытаниям, при этом не обнаружилось ни одного свища [14]. [c.271]

Кальций в сплаве с кремнием (силико-кальций) употребляется как активный раскислитель сплавов на основе железа, никеля, меди. Смеси порошка магния с окислителями употребляются для изготовления осветительных и зажигательных ракет. Оксид магния (MgO)— жженая магнезия — благодаря высокой температуре плавления ( 3000 °С) применяется как огнеупорный материал для футеровки печей, изготовления огнеупорных труб, тиглей, кирпичей. Является основой магнезиальных вяжущих веществ (воздушные вяжущие вещества). Специфика магнезиальных вяжущих веществ состоит в том, что они затворяются не водой, а концентрированными растворами солей магния (Mg l2, MgS04), [c.268]

МЕЖКРИСТАЛЛИТНАЯ КОРРОЗИЯ, интеркристаллит-ная коррозия — разрушение границ зерен вследствие электрохимической коррозии металлов. Вызывает потерю прочности и пластичности металлов, приводит к преждевременному разрушению конструкций. М. к. (рис.) подвержены сплавы на основе железа (железо — никель — хром железо — марганец — никель — хром железо — хром и др.), никеля (никель — молибден никель — хром — молибден), алюминия (алюминий — медь алюминий — магний — кремний) и др. элементов. [c.789]

ПЕРМАЛЛОЙ [англ. permalloy, от )erm(eability) — проницаемость и al-оу — сплав] — магнитно-мягкий прецизионный сплав на никелевой основе с высокой магнитной проницаемостью. В пром. масштабах применяется с 20-х гг. 20 в. Представляет собой сплав никеля и железа, легированный кремнием, марганце.м, хромом и молибденом с примесями углерода, фосфора и серы (табл. 1). Магн. св-ва П. (табл. 2) зависят от хим. состава, способа выплавки, видов термообработки и формы изделий, физ. св-ва — от содержания легирующих элементов. Различают П. первого класса (с нормальными магн. св-вами), второго (с повышен- [c.167]

Сталь обыкновенного качества — один из наиболее массовых продуктов черной металлургии. Эта сталь, как известко, представляет собой сплав железа с относительно небольшим количеством углерода, кремния, марганца, фосфора, серы и, если выплавляется как раскисленный (спокойный) металл, может содержать алюминий. В отдельных случаях в состав такой стали могут входить в небольших количествах хром, медь, никель и другие элементы. По принятой классификации ее относят к углеродистой стали. [c.53]

chem21.info