жаропрочный свариваемый сплав на никелевой основе

Формула изобретения

Жаропрочный свариваемый сплав на никелевой основе, содержащий углерод, хром, молибден, вольфрам, титан, алюминий, железо, бор, церий, марганец, кремний и никель, дополнительно содержит ниобий, ванадий, кальций и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод - 0,03 - 0,08

Хром - 16,0 - 20,0

Молибден - 4,0 - 5,0

Вольфрам - 3,5 - 5,0

Титан - 2,0 - 2,8

Алюминий - 0,7 - 1,5

Железо - 0,5 - 4,0

Ниобий - 0,1 - 2,5

Бор - 0,001 - 0,01

Церий - 0,001 - 0,02

Кальций - 0,001 - 0,01

Марганец - 0,05 - 0,5

Кремний - 0,05 - 0,6

Ванадий - 0,1 - 0,8

Азот - 0,01 - 0,08

Никель - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сплавам на никелевой основе, предназначенным для изготовления сварных конструкций, работоспособных в интервале температур -253-800^oC в литом и деформированном состоянии.

Известен жаропрочный свариваемый сплав на никелевой основе, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод - не более 0,1

хром - 17-20

молибден - 8-12

вольфрам - не более 6,0

титан - 2,0-3,0

алюминий - 1,0-2,0

железо - не более 6,0

марганец - не более 0,5

кремний - не более 0,6

бор - не более 0,01

церий - не более 0,02

никель - остальное

(см. авт. свид. СССР N 173418, кл. С 22 С 19/05).

Сплав применяется в сварных конструкциях, работающих длительное время при температурах 700-800^oC. Однако сварные соединения конструкций, изготовленных из этого сплава, имеют склонность к тепловому растрескиванию при технологических или эксплуатационных нагревах в интервале температур старения.

Трещины образуются в околошовных зонах (зонах с максимальным уровнем остаточных сварочных напряжений) под действием пиковых фазовых и растягивающих остаточных напряжений.

Сварные конструкции, изготовленные из известного сплава, не могут работать длительное время в интервале температур -253-800^oC.

Задача изобретения - создание жаропрочного сплава на никелевой основе для сварных конструкций энергетических установок, обладающего повышенной стойкостью против растрескивания сварных соединений в интервале температур -253-800^oC.

Задача решена за счет того, что жаропрочный свариваемый сплав, содержащий углерод, хром, молибден, вольфрам, титан, алюминий, железо, бор, церий, марганец, кремний и никель, дополнительно содержит ниобий, ванадий, кальций и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод - 0,03-0,08

хром - 16,0-20,0

молибден - 4,0-5,0

вольфрам - 3,5-5,0

титан - 2,0-2,8

алюминий - 0,7-1,5

железо - 0,5-4,0

ниобий - 0,1-2,5

бор - 0,001-0,01

церий - 0,001-0,02

кальций - 0,001-0,01

марганец - 0,05-0,5

кремний - 0,05-0,6

ванадий - 0,1-0,8

азот - 0,01-0,08

никель - остальное

Легирование сплава ниобием, ванадием, кальцием и азотом в сочетании с дозированным легированием другими компонентами позволило изменить состав, морфологию и последовательность выделения карбонитридных и интерметаллидных фаз в околошовных зонах сварных соединений, что привело к релаксации пиковых фазовых напряжений и, как следствие этого, предотвращению образования трещин.

Технический результат - увеличение ресурса энергетических установок длительного и многоразового использования за счет повышения стойкости сварных соединений против теплового растрескивания.

Химические составы исследованных плавок предложенного сплава приведены в таблице 1.

Механические свойства этих сплавов при различных температурах и стойкость сварных соединений против теплового растрескивания приведены в таблице 2. Испытания сплавов проводились как в литом, так и в деформированном состояниях.

Как следует из представленных данных, предложенный сплав имеет повышенную стойкость сварных соединений против теплового растрескивания при сохранении высокого уровня жаропрочности и хладостойкости основного металла. Это обстоятельство позволяет обеспечить высокую работоспособность и длительный ресурс сварных агрегатов энергетических установок в интервале температур -253-800^oC.