присадочный материал на основе никеля

Формула изобретения

Присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	0,02-0,05
хром	10-18
молибден	4-6
кобальт	10-18
ниобий	2-6
алюминий	0,5-1,3
вольфрам	0,5-5
титан	0,3-1,0
цирконий	0,5-1,0
магний	0,02-0,04
лантан	0,02-0,05
никель	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе никеля, предназначенных для применения в авиационной, энергетической отраслях промышленности в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки.

Известен присадочный материал на основе никеля, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод	0,08
хром	14-16
молибден	14-16
кремний	0,5
марганец	1,0
железо	4,0
никель	остальное (ГОСТ 2246-70
«Проволока	стальная сварочная»)

Известен также присадочный материал, имеющий следующий химический состав, мас.%:

углерод	0,21-0,62
хром	6-11
молибден	5,5-9,5
кобальт	8-12
ниобий	3,6-6,5
алюминий	2,6-4
вольфрам	4-7
титан	0,1-0,8
магний	0,01-0,1
марганец	0,5-3,0
железо	0,01-0,5
бор	0,001-0,08
иттрий	0,02-0,3
тантал	0,05-1,5
церий	0,001-0,08
никель	остальное

Причем отношение суммы ниобия и тантала к углероду равно 13-17 СССР А.С. №1628369. Известен присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод	<0,05
хром	28-31,5
молибден	2-7
кобальт	<0,15
ниобий + тантал	0,6-2,0
алюминий	0,05-0,75
вольфрам	<0,10
титан	0,1-0,8
цирконий	0,0008-0,012
кремний	0,015-0,5
железо	8-12
марганец	0,4-1,4
медь	<0,3
азот	0,04
бор	0,001-0,01
сера	<0,01
фосфор	<0,02
никель	остальное

Соотношение ниобий + тантал + кремний менее 4%. Заявка США №2004062677.

Применение известных присадочных материалов для сварки жаропрочных сплавов ( _в 1200 МПа) не обеспечивает повышения прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочность сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является присадочный материал следующего химического состава, мас.%:

углерод	0,15
хром	14-16
молибден	2-4
кобальт	8-12
ниобий	3-4
алюминий	0,5-1,5
вольфрам	2-4
кремний	0,5
марганец	1,5
железо	7,0
ванадий	0,5-1,2
никель	остальное

«Присадочные материалы для сварки жаропрочных никелевых сплавов». Л.И.Сорокин. журнал «Сварочное производство», 2003 г., №4.

Присадочный материал-прототип обладает недостаточными прочностными свойствами сварного соединения при комнатной и повышенных температурах и жаропрочностью сварных соединений.

Технической задачей изобретения является разработка присадочного материала на основе никеля, обеспечивающего повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Для достижения поставленной технической задачи предложен присадочный материал на основе никеля для сварки высокопрочных никелевых сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, кобальт, ниобий, алюминий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, цирконий, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	0,02-0,05
хром	10-18
молибден	4-6
кобальт	10-18
ниобий	2-6
алюминий	0,5-1,3
вольфрам	0,5-5
титан	0,3-1,0
цирконий	0,5-1,0
магний	0,02-0,04
лантан	0,02-0,05
никель	остальное

Авторами установлено, что введение титана, циркония, магния, лантана, в предлагаемый присадочный материал при заявленном содержании и соотношении компонентов обеспечивает повышение прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений, выполненных на высокопрочных никелевых сплавах.

Примеры осуществления

Пример 1. В вакуумных печах выплавлены составы присадочных металлов, приведенных в таблице (1). Слитки после механической обработки были прокованы на сутунки и прокатаны на лист. Листы подвергались закалке и обрабатывались в растворах кислот и щелочи для снятия окалины после термообработки. Из листов при резке на ножницах нарезалась «лапша», которая использовалась в качестве присадочного металла при сварке высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов типа ВЖ169. Ручную аргонодуговую сварку с присадочным металлом осуществляли на токах 80-100 А при скорости 5-7 м/час.

Примеры 2-4 проводились аналогично примеру 1.

Приведенные в таблице механические свойства сварных соединений показывают, что применение предлагаемого состава присадочного материала для сварки высокопрочных жаропрочных никелевых сплавов позволяет повысить прочность сварных соединений при комнатной температуре, а также длительную и кратковременную прочность при температуре (700°С) эксплуатации сплавов на 30-50%.

Применение предлагаемого присадочного материала на основе никеля для сварки жаропрочных сплавов позволит повысить ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателей.

Составы и свойства предлагаемого присадочного материала и присадочного материала-прототипа
№ п/п	Содержание элементов, мас.%																Свойства сварного соединения
	С	Cr	Mo	Со	Nb	Al	W	Ti	Zr	Mg	La	Fe	Mn	V	Si	Ni	Предел прочности сварного соединения, в, МПа		Предел длительной прочности сварного соединения, 700 100, МПа
																	Температура, °С
																	20	700
1	0,02	10	4	10	2	0,5	0,5	0,3	0,5	0,02	0,02	-	-	-	-	осн.	950	650	530
2	0,05	18	6	18	6	1,3	5	1,0	1,0	0,04	0,05	-	-	-	-	-//-	1200	700	550
3	0,03	14	5	14	4	0,9	2,5	0,6	0,7	0,03	0,03	-	-	-	-	-//-	1100	700	550
4	0,15	15	3	10	3,5	1,0	3	-	-	-	-	4	1,5	1	0,5	-//-	750	400	240