ЖАРОПРОЧНЫЙ СВАРИВАЕМЫЙ СПЛАВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ

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.