Никель. ОТЛИВКИ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ Нимокаст 80, Нимокаст 90, Нимоник 90, Нимоник

 

  Вся электронная библиотека >>>

 ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО>>>

  

 

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО


Раздел: Производство

   

§ 4. ОТЛИВКИ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ

  

Никель по своим свойствам близок к железу и кобальту и относится к элементам, являющимся основой современных жаропрочных и коррозионно- стойких сплавов, применяемых в космической, авиационной технике, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Никель кристаллизуется в гранецентрированной кубической (ГЦК) решетке с периодом 0,3524 нм; его плотность равна 8,9« 103 кг/м3. Технически чистый никель нетоксичен, не разрушает витамины, поэтому широко используется для изготовления деталей оборудования пищевой промышленности. Для фасонного литья используют никель с добавкой следующих элементов, %: 1—2 Si, 1 —1,5 Мп, <0,3 С, <0,03 S, 0,08— 0,1 Mg, <1 Fe, <0,3 Си. Свойства этих сплавов, полученные на образцах, залитых при температуре 1500—1600 °С в песчано-глинистые формы, таковы: временное сопротивление 372—431 мПа, относительное удлинение 10—30 %, твердость по Бринеллю 980—1225 НВ, линейная усадка 1,95%.

Никелевые отливки магнитны. Прочность и твердость значительно повышаются с понижением температуры ниже 0 °С без заметного снижения пластичности и ударной вязкости. Такое изменение свойств никеля выгодно отличает его от других элементов и является предпосылкой широкого использования в качестве основы сплавов для отливок самого различного назначения.

Сплавы никель—медь (монель-металл) и никель—медь—кремний применяют для отливок клапанов, седел клапанов, корпусов насосов, втулок, кранов, работающих в воде, нефти и других химических средах. Сплавы никель—медь— олово, никель—медь—олово—свинец относят к бронзам. Их используют для изготовления литых втулок и седел паровых клапанов, корпусов центробежных насосов, коррозионно-стойких подшипников и т. д. Сплавы характеризуются высокими антифрикционными свойствами и стабильностью механических свойсгв при повышенной температуре (до 500 °С).

Сплавы систем никель—хром, никель—хром—железо являются жаростойкими, из них изготовляют сопловые лопатки и другие отливки, работающие при температуре до 800 °С. Как правило, сплавы однофазны, их структура состоит из легированного у-твердового раствора. За рубежом сплавы системы Ni—Сг—Fe называют инконелями. Типичным представителем таких сплавов является сплав ЭИ-418 (75-15-7). Легирование этих сплавов алюминием и титаном приводит к выделению из утвердого раствора интерметалчида типа Ni3 (Al, Ti), присутствие которого в структуре повышает уровень прочностных свойств, но одновременно снижает пластичность. Сплавы никеля с алюминием обладают высокой плотностью, прочностью и коррозионной стойкостью при повышенных температурах. В структуре этих сплавов формируются вторые фазы NiAl, Ni3Al. Модифицирование бором, углеродом, кальцием, титаном, литием, РЗМ значительно улучшает все свойства сплавов. Сплавы никель—кремний хорошо сопротивляются износу, коррозии и широко используются в химическом машиностроении Они устойчивы во многих кислотах, аммиаке и других агрессивных средах. Сплавы никель— бериллий используют для отливок, работающих при высоких температурах в коррозионной среде. Сплавы отличаются хорошими литейными свойствами, позволяющими получать сложные по конфигурации отливки любым из известных в настоящее время методов литья.

Сложнолегированные сплавы на основе никеля используют для изготовления отливок, работающих при высоких температурах и нагрузках в агрессивных средах.

Сплавы можно разбить на следующие группы: жаростойкие, жаропрочные, коррозионно-стойкие и с особыми физическими свойствами. Наиболее важной группой является группа жаропрочных сплавов. Высокие свойства никелевых сплавов достигаются упрочнением у-твердого раствора и за счет формирования интерметаллидных фаз. Все легирующие элементы по характеру взаимодействия с никелем можно разбить на три группы: элементы (Fe, Сг, Со, Mo, W, в определенной степени Al, Ti, Nb), упрочняющие у-твердый раствор; элементы (Al, Ti, Nb, Та), формирующие у'-фазу, на основе интерметаллида Ni3AI; элементы (Mg, В, С, Zr, РЗМ), сегрегирующие по границам зерен. Кроме того, в никелевых сплавах могут формироваться карбиды, бориды и другие соединения.

Первая группа элементов при легировании никеля образует твердый раствор замещения до тех пор, пока период кристаллической решетки не достигнет 0,355— 0,358 нм. Дальнейшее легирование элементами первой группы приводит к образованию в структуре сплава интерметаллидных соединений — топологически плотно упакованных фаз. присутствие которых, как правило, снижает механические свойства. Поэтому количество элементов первой группы должно быть таким, чтобы период решетки никелевого твердого расiвора не превысил указанных значений. При этом временное сопротивление и предел текучести однофазных сплавов в литом состоянии не превышают соответственно 588 и 294 МПа. Дальнейшее повышение прочностных свойств может быть достигнуто только за счет образования в структуре дисперсионно-твердеющей фазы на основе интерметалл ида Ni3Al, т. е. легированием сплава Al, Ti, Nb, Та.

Таким образом, степень легирования сплава, а также уровень прочностных и эксплуатационных свойств могут быть определены по изменению условного периода решетки ау. Поэтому жаропрочные сплавы на основе никеля удобно классифицировать по'условному периоду решетки ау. Все сплавы можно разделить на три группы: у сплавов первой ау < 0,358 нм, у сплавов второй ау = 0,358-т- 0,36 нм, у сплавов третьей ау > 0,36 нм.

Сплавы первой группы могут иметь как однофазную структуру, так и дву- фазнхю (у + у') в зависимости от применяемой термической обработки. Рабочие температ\ры, при которых сплавы работают в течение 100 ч и напряжениях 98, 196, 392 и 588 МПа, соответственно составляют: = 7904-1000 °С; = 6604-950°С; *}"()= 550-f-840 °С;          5404-650°С. К этой группе относятся известные отечественные и зарубежные сплавы: ВЖЛ-10, ЖС-ЗД, ЭИ-765Л, Нимокаст 80, Нимокаст 90, Нимоник 90, Нимоник 95 и др.

Сплавы второй и третьей групп, как правило, имеют двухфазную структуру. Вид второй фазы определяется типом легирующих элемешов. Сплавы второй группы имеют следующие характеристики жаропрочности: /},%= 900-г-1050 °С;

= 870-960 °С; ff°0 = 6804-860 °С; /fg0 = 630н-780°С, а сплавы третьей группы соответственно 1030—1100°СТ 950—1000°С, 800—890°С, 750—800°С. Пред- ставителями сплавов второй группы являются ВЖЛ36-Л2, ЖС-3, АНВ-300, ЖС-ЗДК, ЭИ-893Л, Нимокаст 257, Нимокаст 258, Инко 731С и др., а сплавов третьей группы —ЖС-6, ЖС-6К, ЖС-6У, MAR-200, MAR-211, MAR-246 и др. Следует отметить, что увеличение жаропрочности некоторых сплавов достигается формированием в их структуре помимо у'-фазы также боридов и карбидов.

В литейных цехах никелевые сплавы чаще всего выплавляют в индукционных печах. Если в состав сплава входят сильно окисляющиеся элементы (Al, Ti), то плавку и разливку проводят в вакууме, что позволяет не только улучшать свойства сплавов, но и точнее регулировать их состав. Выплавка большей части жаропрочных сплавов может быть осуществлена двумя способами: переплавом в вакуумной индукционной печи (ВИП) заготовок, полученных вакуумно-дуго- вым или другим способом, или в ВИП с применением химически чистых шихтовых материалов (электролитического никеля, железа, ниобия, хрома, кобальта, штабиков вольфрама, кобальта и молибдена), а также некоторых ферросплавов для получения сплавов с повышенным содержанием железа.

Основными ферросплавами, используемыми при вакуумной плавке, являются феррохром, ферромолибден и феррониобий. Однако эти материалы вносят в расплав значительное количество серы и фосфора. Большую ча:ть сплавов желательно выплавлять в печах, для футеровки которых использованы высокомагниевые огнеупоры, а также оксид алюминия. Поскольку кислород, азот, сера являются вредными примесями в никелевых сплавах, то при выплавке последних необходимо проводить рафинирование. Способ рафинирования выбирается в зависимости от состава сплава. Удаление из расплава кислорода, азота, серы может быть осуществлено обработкой расплава РЗМ

Отливки из большей части никелевых сплавов получают литьем по выплавляемым моделям. Обычная форма состоит из четырех—девяти слоев, первые два из которых называются облицовочными, а остальные опорными. В состав облицовочных слоев часто включают определенные соединения, стимулирующие зарождение центров кристаллизации при затвердевании отливки, например соединения кобальта.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов

 

Смотрите также:

 

Никелевые сплавы литейные жаропрочные.

Эти сплавы обладают хорошими литейными св-вами при отливке на воздухе. Предел их 100-ча- совой длит, прочности при 870° равен И —12 кг/мм2.
Никель и никелевые сплавы.

 

НИКЕЛЕВАЯ ЛАТУНЬ. Добавка никеля к медно-цинковым...

Из них получают листы, ленты, прутки, трубы, проволоку (деформируемая латунь), а также отливки (литейная ... Никель и никелевые сплавы. Титановые сплавы . .

 

 ЛЕНТА НИКЕЛЕВАЯ сплавы - никелевая лента НПО...

Из них получают листы, ленты, прутки, трубы, проволоку (деформируемая латунь), а также отливки (литейная ... Никель и никелевые сплавы.

 

Цветные металлы и сплавы. Никель и никелевые сплавы.

Уплотнительные кольца задвижек и вентилей изготовляются из латуней марок Л62 (прокат), ЛМцС58-2-2 и ЛК80-ЗЛ (отливки).
Никель и никелевые сплавы хорошо противостоят действию коррозионных сред, и, в частности, действию морской воды.

 

Электроды для сварки цветных металлов. Газы и флюсы.

Электроды АНМц/ОКЗ-АБ используют для заварки дефектов в отливках из алюминиевых и алюминиево-никелевых бронз.
Никель и его сплавы при сварке склонны к образованию кристаллизационных трещин и пор.

 

Никель и никелевые сплавы хорошо противостоят...

НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ ДЕФОРМИРУЕМЫЕ ЖАРОПРОЧНЫЕ — никель...
Из них получают листы, ле