патент
№ RU 2373038
МПК B23K35/30

ПРИСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Авторы:
Лукин Владимир Иванович Старова Лидия Леонидовна Ковальчук Вера Георгиевна
Все (15)
Правообладатель:
Все (2)
Номер заявки
2008121991/02
Дата подачи заявки
02.06.2008
Опубликовано
20.11.2009
Страна
RU
Дата приоритета
14.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение относится к сплавам на основе никеля, предназначенным для применения в авиационной, энергетической отраслях промышленности в качестве присадочного материала в сварных конструкциях в виде «лапши» или в виде сварочной проволоки. Для обеспечения повышенной кратковременной прочности сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также жаропрочности сварных соединений предложен присадочный материал на основе никеля. Материал содержит, мас.%: углерод 0,05-0,1, хром 21-24, молибден 6,5-7,5, вольфрам 6,5-7,5, титан 1,7-2,1, марганец 0,1-0,5, кремний 0,1-0,3, кобальт 10,5-12,5, магний 0,01-0,05, лантан 0,01-0,05, никель - остальное. Применение предлагаемого присадочного материала на основе никеля для сварки жаропрочных сплавов позволит повысить ресурс и надежность сварных конструкций горячего тракта двигателя. 1 табл.

Формула изобретения

Присадочный материал на основе никеля для сварки жаропрочных сплавов, содержащий углерод, хром, молибден, вольфрам, титан, марганец, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт, магний, лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод0,05-0,1
хром21-24
молибден6,5-7,5
вольфрам6,5-7,5
титан1,7-2,1
марганец0,1-0,5
кремний0,1-0,3
кобальт10,5-12,5
магний0,01-0,05
лантан0,01-0,05
никельостальное

Описание

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

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

углерод0,08
хром14-16
молибден14-16
марганец1,0-2,0
кремний0,5
железоне более 4,0
никельостальное

(ГОСТ 2246-70 «Проволока стальная сварочная»).

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

углерод≤0,15
хром14-16
молибден2-4
кобальт8-12
ниобий3-4
алюминий0,5-1,5
вольфрам2-4
кремний≤0,5
марганец≤1,5
ванадий0,5-1,2
никельостальное

(«Присадочный материал для сварки жаропрочных никелевых сплавов» Л.И.Сорокин, журнал «Сварочное производство» №4, 2003 г.).

Известен присадочный материал на основе никеля, используемый для сварки при ремонте узлов двигателя, содержащий, мас.%:

углерод0,09
кобальт10
хром18-22
алюминий0,2-0,7
цирконий0,06
бор0,015
марганец0,4-1,2
кремний0,2-0,45
никельостальное

(Патент ЕР №1090710).

Известные присадочные материалы обладают низкой стойкостью к образованию горячих трещин при сварке, а также пониженной жаропрочностью.

Известен состав присадочного материала на основе никеля, содержащий, мас.%:

углерод0,02
хром20-24
молибден8-12
вольфрам0,1-12
алюминий0,03-0,4
железо≤5
марганец≤0,4
никельостальное

(Патент US №6447716).

Присадочный материал обладает пониженной жаропрочностью.

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

углерод0,02-0,1
хром20-25
кобальт25-32
вольфрам10-16
алюминий0,2-0,7
неодим0,01-0,1
лантан0,01-1
никельостальное

(А.с. СССР №1072501).

Присадочный материал обладает пониженной пластичностью, не достаточно высокой жаропрочностью.

Известен присадочный материал на основе никеля, содержащий, мас.%:

углерод0,04
кремний0,01-0,5
марганец7
хром28-31,5
ниобий0,5
тантал0,005-3
железо7-11
алюминий0,01-0,4
титан0,01-0,45
ванадий0,5
никельостальное

(Заявка WO №2005070612).

Известный присадочный материал обладает недостаточно высокой жаропрочностью. Высокое содержание хрома в присадочном материале способствует образованию охрупчивающих фаз, например, σ-фаз, снижающих его пластичность.

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

углерод≤0,1
хром19-22
молибден7-9
вольфрам7-9
титан + алюминий≤3,3
железо≤3,0
кремний≤0,6
марганец≤0,5
никельостальное

(Присадочный материал для сварки жаропрочных никелевых сплавов» Л.И.Сорокин, журнал «Сварочное производство» 2003 г. №4, стр.35).

Присадочный материал-прототип обладает недостаточной кратковременной прочностью сварного соединения при комнатной и повышенных температурах, а также недостаточной жаропрочностью сварных соединений.

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

Для достижения поставленной технической задачи предложен присадочный материал на основе никеля, содержащий углерод, хром, молибден, вольфрам, титан, марганец, кремний, который дополнительно содержит кобальт, магний, лантан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод0,05-0,1
хром21-24
молибден6,5-7,5
вольфрам6,5-7,5
титан1,7-2,1
марганец0,1-0,5
кремний0,1-0,3
кобальт10,5-12,5
магний0,01-0,05
лантан0,01-0,05
никельостальное

Авторами установлено, что введение кобальта, магния и лантана при заявленном содержании и соотношении компонентов в предлагаемый присадочный материал обеспечивает повышение кратковременной прочности сварных соединений при комнатной и повышенной температурах и их жаропрочности.

Примеры осуществления

В вакуумных печах были выплавлены присадочные материалы, составы которых приведены в таблице. Слитки после механической обработки были прокованы на сутунки и прокатаны на лист. Листы подвергались закалке и обрабатывались в растворах кислот и щелочей для снятия окалины после термообработки. Из листов нарезалась «лапша», которая использовалась в качестве присадочного металла при сварке жаропрочных никелевых сплавов. Ручную аргонодуговую сварку с присадочным металлом осуществляли током 80-100 А при скорости 5-7 м/ч. Приведенные в таблице механические свойства сварных соединений показывают, что применение предлагаемого состава присадочного материала для сварки жаропрочных никелевых сплавов позволяет повысить кратковременную прочность сварных соединений при комнатной и повышенной температурах и их жаропрочность на 30%.

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

Составы и свойства предлагаемого присадочного материала и присадочного материала-прототипа
№ п/пСодержание элементов, мас.%Свойства сварного соединения
СCrМоWTiAlFeCoSiMnMgLaNiПредел прочности сварного соединения, σв, МПаПредел длительной прочности сварного соединения
σ1000100, МПа
Температура, °С
201000
10,05216,56,51,7--10,50,10,10,010,01остальное55414741
20,1247,57,52,1--11,50,20,30,0250,025-''-59815244
30,0722,5771,9--12,50,30,50,050,05-''-58015042
40,119,588Ti+Al≤3,3<3-0,60,5---''-53210635

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты