Влияние легирующих элементов на твердость никелевых сплавов при высоких температурах » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние легирующих элементов на твердость никелевых сплавов при высоких температурах

19.05.2021

Были проведены исследования влияния хрома, вольфрама, молибдена, титана, кобальта и алюминия на температурную зависимость твердости никелевых сплавов в интервале от комнатной температуры до 1100 °C.

Наименьшее число измерений для одной точки на приводимых ниже графиках составляет 12—18. В некоторых случаях в связи с получением значительного разброса каждая точка экспериментальной кривой представляет среднее из 24 измерений.

Составы подлежащих исследованию образцов выбирали в соответствии с диаграммами состояния никель — легирующий элемент в области гомогенных твердых растворов для систем Ni—Cr; Ni—Mo; Ni—W; Ni—Ti; Ni—Co и Ni—Al.

Сплавы выплавляли в высокочастотной печи: Ni—Cr; Ni—W; Ni—Mo и Ni—Co — в хромомагнезитовых тиглях, а Ni—Ti и Ni—Al — в магнезитовых. В качестве основы сплавов использовали электролитический никель марки H1. Составы исследовавшихся сплавов приведены в табл. 35.

Прутки после ковки отжигали при 880—890 °C в течение 30 мин. После охлаждения из прутков вытачивали образцы для измерения твердости, которые повторно отжигали по указанному выше режиму. Чтобы устранить влияние поверхностного наклепа на значения твердости, образцы после шлифовки подвергали электрополированию, при котором с поверхности снимали слой толщиной 0,15—0,20 мм. Состав электролита: 20% H2SO4, 60% Н2РО4, 7% глицерина, 0,5% хромового ангидрида, 0,5% сернокислого железа и 12% воды. Для защиты боковой поверхности образца от действия реактива и предотвращения «завала» края образца на эту поверхность наносили коллоидную пленку, приготовленную растворением 5 г мелкоизмельченной основы фотопленки в смеси 85 см3 серного эфира и 15 см3 спирта.



Результаты последования температурной зависимости твердости опытных сплавов различного состава приведены на рис. 286—290. На рис. 286 показано, что введение в никель 0,8% Cr незначительно повышает твердость во всем интервале исследованных температур. Введение 2,0 и 5,25% Cr вызывает дальнейший незначительный подъем твердости. При всех исследованных температурах твердость резко увеличивается при легировании никеля 19,25% Cr. В интервале 20—500 °C твердость сплава с 19,25% Cr превышает твердость никеля при этих же температурах в 2—2,8 раза при 600 °C — в 3,7 раза, при 700 °C — в 5,4 раза, при 800—900 °C — в 6—6,4 раза. Увеличение содержания хрома в сплаве до 26% вызывает незначительное повышение твердости во всем исследованном диапазоне температур.

Рис. 287 иллюстрирует влияние легирования никелевых сплавов молибденом и кобальтом. Введение 1% Mo в никель не вызывает заметного изменения твердости. Легирование 2,0; 5,06 и 8,17% Mo приводит к повышению твердости при всех температурах, а при содержании в сплаве 10% Mo твердость резко возрастает. Максимальное увеличение твердости достигается при введении 12% Mo. При этом в интервале 20—200 °C твердость сплава выше твердости никеля при этих же температурах в 3—3,7 раза, при 300—500 °C — в 4 раза, при 600 °C — в 5,4 раза, при 800 °C — в 8,9 раза, при 900 °C — в 9,5 раза и при 1100° — в 9 раз.

Легирование никеля кобальтом (1,37; 2,29 и 5,15% Co) практически не увеличивает твердости в исследованном интервале температур.

Введение в никель 0,84; 4,52 и 7% W (рис. 288) вызывает непрерывное повышение твердости. Твердость сплава с 11% W в интервале 20—400 °C выше твердости никеля в 1,5 раза, при 500—700 °C — в 2—3 раза и при 800—1100 °C — в 3,5 раза.

Как видно из рис. 289, легирование никелевых сплавов 1,46; 1,93; 4,27; 5,65 и 7,07% Ti повышает их твердость при комнатной температуре; до 900° эта твердость выше, чем чистого никеля. При 900 °C твердость исследованных сплавов Ni—Ti достигает одного и того же значения, оставаясь выше твердости чистого никеля. Наибольший подъем твердости наблюдается у сплава с 4,27% Ti. Твердость этого сплава в интервале 20—100 °C в 2 раза выше твердости чистого никеля, при 200—500 °C — в 2,5 раза, при 600—900 °C — в 3—4 раза, при 1000—1100 °C — в 2,5—3 раза.


На двух опытных сплавах было проверено влияние введения в никель 0,87 и 1,71% Al. Как видно из рис. 290, при введении 0,87% Al твердость никелевых сплавов повышается следующим образом: при 20—100 °С — на 10—20%, при 200—500 °С — на 35—40%, при 600 °C — в 1,5 раза, при 700—900 °C — в 2 раза и при 1000 °C — на 30%. Введение 1,71% Al не приводит к дальнейшему повышению твердости сплавов.

Были проведены опыты по сопоставлению результатов измерений кратковременной и длительной твердости указанных выше сплавов при 500, 600, 700 и 800 °C в вакууме. Выдержка индентора на образцах была установлена равной 1 и 60 мин. Результаты измерений приведены на рис. 291—296.

Влияние легирующих элементов на твердость никелевых сплавов при высоких температурах

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: