Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Хвойка И. Цветные металлы и их сплавы

.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.81 Mб
Скачать

Тип сплава

Торговая марка

Анизотропный

Alcomax

IIISC, Аіпі-

Ni—Со—А1—Fe

со 5-7, V, DG, Colu-

со столбчатой или

max,

Magloy 10, 100,

полустолбчатой

Ticonal GG, GXI, 600,

структурой

650,

750,

Ugimax 600,

 

 

800,

Super

Ugimax

 

 

600, 800

 

 

Анизотропный

Alnico

9,

Columnar

Ni—Со—А1—Fe

Hycomax II

 

высококоэрцитив­

 

 

 

 

ный со столбчатой

 

 

 

 

или

полустолбча­

 

 

 

 

той

структурой

 

 

 

 

Содержание легирующих элемеи ное Fe). %

Ni Со Al

12—14 21—24 8

14—16

29—35

7

Изотропный

Bärmann,

Nialco

IIIA,

Такое же, как у сплавов

 

IVA, Prac 120, 160 и

AIni Alnico,

Nialco

 

250,

Tromalit

AIni,

 

 

 

Tromalit

Alnico

 

 

 

Прочие анизотроп­

Cunife

1,

Magnetoflex

20

ные сплавы

 

 

 

 

 

 

 

Cunife 2

 

 

20

2,5

Cunico

21—24

29—41

П р и м е ч а й и е. В различных странах выпускают сплавы и других марок: Cekasit, Ргас и др., в Италии: Coalni, Coalnimax, Coercimax, Maxalco, в Швеции:

*i 10« гс-э=0,00796 от-сек/см3. *3 1 э=0,796 fl/см. *3 1 гс=10 ° вт-сек/см--, 1 тесла

тов (осталь-

 

Магнитные свойства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

максимальное

 

 

 

Примечание

 

 

 

энергетичес-

коэрцитивная

остаточный

 

 

прочие

кое произве­

 

 

 

 

 

 

дение

сила И с, э2*

магнетизм

 

 

 

 

 

 

 

 

<в '">тах

 

В Г, гс2*

 

 

 

 

 

 

 

 

10° гС'Э*

 

 

 

 

 

 

 

 

2—4 Си,

5,0—8,0

580—840

13700—

Особые

 

способы

0—1,5

Ті,

 

 

12300

разливки.

Значи­

0—2,5

Nb

 

 

 

тельные

ограниче­

 

 

 

 

 

ния

по

форме и

 

 

 

 

 

размерам

 

 

3—5 Си,

6,0— 10,0

1300—1600

11000—

 

 

 

 

 

 

2—6 Ті,

 

 

9000

 

 

 

 

 

 

0—2 Nb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4—1,0

250— 1000

4400—2900

Производство

ме­

 

 

 

 

 

тодом порошковой

 

 

 

 

 

металлургии

 

60 Си

1,0—1,85

400—600

5300—4200

Деформируемые

 

 

 

 

 

анизотропные

 

 

 

 

 

 

сплавы,

закалка с

 

 

 

 

 

1000° С,

деформа­

50 Си

0,8

260

4700

ция

и

отпуск

при

 

 

 

 

 

650° С.

 

Значения

 

 

 

 

 

(В-Н)тах

зависят

 

 

 

 

 

от

холодной

де­

 

 

 

 

 

формации

 

 

35—50 Си

0,85—1,0

450—710

5300—5400

Как и сплав Cuni­

 

 

 

 

 

fe,

но

 

требуются

 

 

 

 

 

большая

длитель­

 

 

 

 

 

ность

и

более

вы­

 

 

 

 

 

сокие

температу­

 

 

 

 

 

ры

гомогенизации

в Австралии

M agnimax, в Австрии: Böhler,

Perm anit, в

ФРГ:

Koerzit,

Oerstit,

Sura, в Швейцарии Alconit.

 

 

 

 

 

 

 

 

= 10' гс.

и S, Pyromic Нихром V, Kromore, Nicrothal (20—80),

Alcrothal и T. д.

В условиях пониженных температур применяют более дешевые сплавы типа Ni—Cr—Fe (например 20—60% Ni и 15—25% Cr): Brightray F, Calomic, Langalloy8R и 9R,

нихром и др.

§

5000

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

§

3000

 

 

Рис. 36. Зависимость срока службы

§

 

 

 

сплава

Ni—Сг 80/20,

полученного ме­

 

 

 

 

тодом

порошковой

металлургии, от

 

1000

 

 

содержания церия

 

 

о,J

о,г

о,з о,о

 

 

Содержание Се в виде СеОг ,%

Fla срок службы сплавов Ni—Cr благоприятное влия­ ние оказывает легирование щелочными и редкоземельны­ ми металлами. На рис. 36 показано влияние легирования церием на срок службы сплава Ni—Cr 80/20 [74].

Ж а р о с т о й к и ей ж а р о п р о ч н ы е

с п л а в ы Ni—Cr

Это сплавы следующих видов:

 

 

 

Таблица

6

 

 

 

 

 

 

Сплавы Сг—Ni—Со, Cr—Ni—Со—Mo, Ni—Mo и Cr—Ni—Mo

 

 

 

 

 

 

 

Среднее содержание

Марка сплава

c

Mo

Si

Сг

Ni 1

Со

 

 

René 41

500

0,09

_

_

19

Ост.

11

UDIMET

0,08

0,75

0,75

19

50

19,5

»

600

0 ,1 0

0,75

0,75

18

49

16

»

700

0,15

0,75

0,75

15

50

19

IN 100

 

0,18

9,5

Ост.

15

SM200

В

0,15

9

»

10

Hasteloy

0 ,1 0

0,80

0,70

1

65

 

Hasteloy

С

0 ,1 0

0,80

0,70

16

57

14

Waspaloy

0,07

0,70

0,40

19

56

М252

 

0,15

0,50

0,50

19

55

10

René 80

Литейный сплав. Лопатки из_ этого сплава

 

Прочность этого сплава на 30% выше, чем

René 95

других сплавов.

а) сплавы типа нимоник: нимоник 75

(20%

Сг+

+0,05%

С+осталы-юе Ni);

нимоник 80 А

(20%

Сг+

+0,05%

С+2,4% Ті+1,2% АІ+остальное Ni); нимоник

90 (20% Cr+0,1% С+16% Со+2,4% Ti+1,5%

А1+

+остальное Ni);

нимоник

100

(11%

Сг+20%

Со+

+ 1,2%

Ti+4,5% Al+5% Мо+остальное Ni); нимоник

105 (15% Сг+20% Со+1,2% Ti+4,5%

А1+5%

М о+

+0,02%

В+0,05%

Zr+остальное

Ni);

нимоник

115

(15% Сг+15% Со+4% Ti+5% Al+3,5% Мо+0,02% В+

+0,05% Zr+остальное Ni).

На свойства сплавов всех этих видов очень неблаго­ приятное влияние оказывают примеси (свинец, висмут, теллур, таллий и др.).

Прочность сплава нимоник 100 при повышенных тем­ пературах по сравнению с другими сплавами и отноше­ ние предела текучести этого сплава к плотности приведе­ ны па рис. 37. Другие сплавы типа Сг—Ni—Со, Сг—Ni— —Со—Mo, Ni—Mo и Cr—Ni—Mo приведены в табл. б.

При работе оборудования для сжигания и переработ­ ки масел (котлы, перегреватели, крепежная арматура труб, различные соединительные детали) большую опас­ ность представляет коррозия, вызванная действием золы от сгорания масел. Шлак удаляет имеющуюся на метал­ ле защитную пленку окислов и ускоряет коррозию метал-

элементов. %

 

 

 

 

 

 

 

Mo

W

Nb

Ті

Al

1 Fe

[

прочие

10

_

_

, ' 3,2

1,5

 

 

0,008 В

4

2,9

2,9

До

4

4

3

4

4

 

0,04 В

5

3,5

4,2

1

 

0,1 В

3

5

5,5

 

 

0,015 В+0,05 Zn

12

12

2

5

 

0,015 В +0,05 Zr

28

 

5

 

17

4

_

_

_

5

 

_

4,3

3

1,3

1

 

_

10

2,5

1

2

 

имеют в 10 раз больший срок службы, чем из сплава UDIMET 700. сплава UDIMET 700. Сплав, прочность которого существенно выше, чем

Ла. Аналогично влияние образующихся сульфидов, что также приводит к серьезной порче материала. Эти явле­ ния особенно часто наблюдаются при температурах вы­ ше 600° С.

О 200 UOO 600 800 1000 О 200 Ш 600 800 WOO Температура,°с

Рис. 37. Прочность сплава пнмошік 100 при повышенных температу­

рах (а) и отношение его предела текучести к плотности по сравне­ нию с другими сплавами (б):

/ — ннмоник ІОО; 2 — Ті—GAI—IV; 3 — AI; 4 — Mg; 5 — СЛП

Достаточной стойкостью против коррозии обладают литейные сплавы Ni—Сг, содержащие, например, 50—

60% Сг. Поведение этих сплавов в среде сероводорода при 900° С показано на рис. 38.

Рис. 38. Стойкость сплавов Ni—Сг в сре­ де сероводорода при 900° С:

/ - 8 0 % Ni+20%

Сг; 2 — 65% Ni + 35% Сг;

3 — 50% Ni+50%

Сг; 4 — 40% Ni+60% Сг

о100 200 зоо

Время,пин

Наиболее широко применяемые сплавы Ni—Сг—Fe приведены в табл. 7.

Среднее содержание элементов, %

<

н 1 Nb

£

О

£

и

Z

и

Н

 

gcQCQCÛ

 

 

 

0Q

 

«

(^Шшт

 

 

 

1 + о о о

 

1 I « 1® I

 

 

 

 

 

из

 

5

о " о* о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N- — о о о 'й

~ °0

N ь s

Л О N

н

 

 

- Ьюоіою

 

 

 

 

 

~ Л—У

 

 

г-i —У

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°і I I

 

Ю

Ю

 

 

 

 

 

 

ю - 1^ из. ° . |

м м

1СО Ю CO CM CD СП со (M

[

| |

[

 

О

 

 

O — O O O O O C O

 

 

 

 

о

т г —« сч

 

 

 

Ю С О

1

1

 

LO 00 LO LO T f LO <M

,

,

,

,

LO

ю . ° . ю . 1 1 1 1 1

 

 

 

 

 

 

СМ '—■

 

'

CM CM O CM CM CN CM (M

'

'

1

'

CM — СО со см 1

1

1 1

1

l l

l

l

l

S-

°У!

I I

1 1 1 1 I I

I I

1 I I

I I

1

 

 

 

 

О ю ю О О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ІО Ю 1 1 1 1 1 I I 1 1 1 1 1 1 1 Г 1 1■* 1-

 

1 1

 

 

 

CO

 

1 1 1C O O N C D C 7 ) 1^ i n O l O C O N C Ü M O

( О Ю і Л О — LO СО см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— CM

—<es

1ю ю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1о

 

Ю Ю LO ю

ю

о

 

 

 

28

 

 

 

 

1— см см см (М

1см

см сч со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СМ Ю Ш СО СО 00 Ь Ю С О С О Ю Ю Г ' - О О О С М С О

1 н Ä А л

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

^ Ä

ft

ft ft ft

^ C O C O C O ( M C O Q - ^ t - - t - - b ~ ' ^ ’^ 1O ^ ^ ^ C M

 

 

 

 

М І Л І Л Ю Ю С О О Ю Ю Ю Ю Ю І М Ю

1

1 Ю N

ІО О ) Ю 1.0 ’—' N N i n

—« — —

CM —

—• ~ —

------ - ~

<CN —•

1

1

 

 

 

 

 

 

СОСОСОСОМ-ЮСМСМСО^СМіМ

о

- - - - - - - - • • - « - О

о о о о о о о о о о о *=с

 

О Ю і Л Г О Ю Ю ( М і М М ' ' < £ і -

 

I

!

И

I I

I

I °°-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

о о о — о

о* о

о о

о о

 

 

 

 

 

 

* —«о -

 

о о о о о о о о о о о ——

 

 

 

 

 

 

 

Ю Ю С ' - ' ^ С О С О С О С О ' т Г ^ ^ С О Ю

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0 0 0 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0

 

 

 

 

 

 

 

ц-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

О)

со

 

 

 

I—

 

 

 

 

 

£

о

о

 

ю -

 

о

 

CZ?Л

 

 

 

о

 

 

 

 

 

о

t"-

о

^

со

__ СО

 

 

„ н н

 

со

*^Г ю

СМ

 

 

 

 

о

+ +

00

 

> о Х

 

 

Г. СЛ

 

 

 

 

О '——*

Xю ^ I-- 7 ^

то

■г то

 

 

 

 

! Ш :tN

С"-

_

?Г М-

 

то .—. ' (Л О

 

5 то

О

,2

ТО

*С/) Е

 

 

 

 

с

ü i :

Н

г :

> • <л

 

'о ч

 

О Л г

 

а

 

£

 

<3

 

;SM

 

, с

оз О

 

 

2:

 

Е

 

к и

 

:ар,

 

 

EU F

 

 

 

Сплавы никеля, обладающие высокой стойкостью против коррозии

К стойким против коррозии сплавам относятся в ос­ новном сплавы типа Ni—Mo или Ni—Mo—Fe, а также Ni—Cr—Mo, например Ni—Mo—Fe: 57% Ni+20% M o+ +20% Fe; 60% Ni+28% Mo+5% Fe; Ni—Cr—Mo: 15% Cr+58% Ni+16% Mo+5% W +5% Fe; 22% C r+ + 58% N i+ 6,5% M o+ 22% Fe + 2% Nb; 22% Cr + +58% Ni+6% Mo+6% Fe+6% Cu; 14% Cr+60% N i+ +6% Mo+14% Fe+1% Be.

Литейные оюаростойкие сплавы никеля и сплавы для термобиметаллов

Это — сплавы типа Ni—Cr—Со, легированные алю­ минием, титаном, молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, бором или цирконием. Известны, например, следующие сплавы: Nimocast 80, 90, 242 и 258; РК 24;

MC

102;

Udimet 500 п 700;

GMR235D;

G 64; 713 С;

713

LC;

IN 738 X: Nicrotung

IN

100 и

162;

IN

523-NX;

В 1900;

G 94 и 104; TRW 1900;

M21,

22,

22B;

21LC;

MARM200, 246; нимоник РЕ 16.

Для активной части термобиметаллов используют сплавы типа Fe—20 Ni—6 Mn; Fe—14 Ni—7 Mn—0,6 С; Fe—25 Ni—5Mo и Ni—1Mn, обладающие коэффициен­ том теплового расширения 175—200-ІО-7 на градус при температурах в пределах 20—100° С, а для пассивной ча­ сти— сплавы типа Fe—Ni 36, 38, 39 и 42 с коэффициен­ том теплового расширения 13—52-ІО-7 на градус.

6 . КОБАЛЬТ И ЕГО СПЛАВЫ

С развитием производства тепловых установок, рабо­ тающих при высоких температурах, связана и разработка сплавов кобальта. Это — как сплавы для обработки дав­ лением, так и для получения отливок. Большинство этих сплавов легировано следующими металлами: никелем, хромом, вольфрамом, ниобием, танталом, титаном или цирконием, а иногда алюминием или молибденом. Боль­ шинство таких сплавов называются кобальтовыми супер­ сплавами. В табл. 8 приведены кобальтовые сплавы, вы­ пускаемые промышленностью,

Кобальтовые сплавы для литья и обработки давлением

Назначение

Марка

ХлмическиП состав, %

сплава

Лнтеіімые

Х-40

 

Х-45

 

FSX4I4

 

WI-25

 

Sm302

 

ММ322

 

ММ509

 

AR2I3

Для обработки

L-605

давлением

S-S16

 

11650

 

HS 188

10N i+25C r+1Fe+7,5W+0,05C+0,01 В Тот же, но 0,25—0,5С

10NH-29Cr+1 Fe+7,5W+0,25C-|-0,01В

21Cr+l,7Fe+llW +2Nb+0,45C l,5Ni+22Cr+lFe+10W -j-9Ta +

-F0,2Zr+0,85C+0,01B 22Cr+0,8Fe+9W +4,5Ta+0,75Ti+ +2,3Zr+lC

10Ni+24Cr+7W +3,5Ta+0,20Ti+ +0,5Zr+0,6C+0,01B 19Cr+4,7W+6,5Ta+0,15Zr+0,20C+ +3.5A1

10Ni+20Cr+3Fe+15\V+0,lC 20Ni+20Cr+4Fe+4W +4Nb+0,4C+ +4Mo

26N i+20C r+l,2Fe+11\V+2,4Ta+ +3,5Ti+0,20C+0,01B 22Ni+22Cr+1,5Fe+ 14W+0.08C+ +0,08La

Кроме указанных в табл. 8, сплавы для обработки давлением марок HS21, Es23, Х63, HS25, HS36, Н1049, HS30, G32, V36, Х50, Multimet 11570 и S590 содержат 20—30% Сг, 20% Ni, до 6% Mo и до 15% W. Содержа­ ние кобальта в них колеблется в пределах 40—65% [75, 76].

Выпускаются также сплавы Со—Ni—Nb, легирован­ ные, например, следующим образом: 80% Со+18% Ni+ +2% Nb; 82% Со+12% Ni+.6% Nb и 62% Со+34% N i+ +4% Nb.

Благоприятными свойствами даже при 1200° С обла­ дают сплавы, содержащие 20% Fe+30% Сг+50% Со, однако деформируемость их гораздо хуже.

Сплавы кобальта находят особо широкое применение для изготовления деталей газовых турбин. Они обладают высокой стойкостью против коррозии при температурах до 1100° С, однако их стойкость против окисления при температурах выше 1100° С недостаточна. Кроме того,

âTH сплавы имеют относительно невысокие показатели механических свойств при 200—700° С.

7. СВИНЕЦ И ЕГО СПЛАВЫ

Свинец, легированный медыо, стоек против коррозии при контакте с серной кислотой. Добавки теллура ком­ пенсируют неблагоприятное влияние висмута. Сплавы РЬ—Си, содержащие до 0,05% Си, используются и для производства оболо­

чки кабелей [77].

О легировании спла­ вов РЬ—Sb необходимо отметить следующее:

1) благоприятное влмя-

/ь іб бь 250wooто

Вйідер/хпа при 20°Сt V

Рис. 39. Твердость сплавов Pb—Sb после закалки и старения при ком­ натной температуре:

/ — РЬ + 12% Sb (закалка); 2 — РЬ +

4-8% Sb (закалка);

3 — РЬ4-И% Sb

(закалка);

4 — РЬ+12%

Sb (охлаж­

дение на

воздухе);

5

— P b+ ll% S b

(охлаждение на воздухе); 6 — РЬ+

+6% Sb

(закалка); 7 — Pb+8% Sb

(закалка); 8 — Pb+6% Sb (охлажде­

ние на

воздухе); 9 — Pb+2% Sb (за­

калка);

10 — РЬ+2% Sb (охлаждение

на воздухе)

Гепператрра°С

Рис. 40. Свойства свинца, сплавов РЬ—Sb и РЬ—РЬО при повышенных температу­

рах:

1 — Pb+8% Sb; 2 — дисперси­ онно твердеющий сплав (со­ держащий 1% РЬО); 3 — чи­ стый свинец

ние оказывает легирование сплавов РЬ—Sb для про­ изводства деталей аккумуляторных батарей оловом в ко­ личестве 0,25—1% (для повышения химической стойко­ сти) ;

2) для повышения литейных свойств благоприятное влияние оказывает легирование сплавов РЬ—Sb мышья­ ком в количестве 1 ч. мышьяка на 10 ч. сурьмы;

3) для производства оболочки кабелей был разрабо­ тан следующий сплав: РЬ+(0,1—1)% Sb+<0,05% As или 0,005—0,01% Те.

Сплавы РЬ—Sb подвергают термообработке. Закалка осуществляется с 240° С, а старение — при температуре до 100° С. Результаты такой термообработки приведены на рис. 39.

Подшипниковые сплавы РЬ—Sb—Sn для получения мелкозернистой структуры целесообразно легировать мышьяком в количестве 0,1% или железом.

В настоящее время испытываются следующие новые сплавы, обладающие улучшенными свойствами (повы­ шенной химической стойкостью, лучшими показателями механических свойств) : Pb+14% Sb + (0,01—0,5)% Cu+ + <0,5% Т е + < 1% Ti; Pb+14% Sb+0,5% Cu+2% A g+

+ < 1%

Ti;

P b + < 14% Sb+ < 0 ,5 % C u + < 1 % N1+

+ <1%

Ti

[78, 79].

Свинец используют и в производстве некоторых ком­ бинированных материалов с алюминием, медью и раз­ личными сортами стали. Это — материалы марок Ваихіlum, Cupralum, Ferrolum и Nicrolum.

На основе системы Pb—РЬО выпускаются дисперси­ онно твердеющие сплавы. Их получают методом порош­ ковой металлургии. Свойства сплавов РЬ—РЬО по срав­ нению с чистым свинцом и сплавом РЬ — 8% Sb при по­ вышенных температурах приведены на рис. 40 [80, 81].

8 . цинк И ЕГО СПЛАВЫ

Представляют интерес предпринятые в Англии попыт­ ки производства листов из сплавов Zn—Al для кабин ав­ томобилей. Это — сплавы марки Prestal. Листы дефор­ мируют при температуре около 260° С. В некоторых литературных источниках указывается, что листы в буду­ щем могут быть успешно использованы вместо стальных, как это уже делается на автомобильных заводах фирм Rover, Jaguar и др. [82].

У сплавов Zn—Al проявляется эффект сверхпластич­ ности. Так, например, сплав цинка с алюминием (20%)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ