Сплав на основе твердого раствора карбида хрома в никеле — SU 1818874 (original) (raw)
Формула
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ХРОМА В НИКЕЛЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида хрома в никеле содержит 5,0 - 50,0% карбида хрома, а сплав дополнительно содержит карбид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.
Карбид хрома 1,0 3,0
Твердый раствор карбида хрома в никеле Остальное
Описание
Изобретение относится к области металлургии и предназначено для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений.
Цель изобретения повышение твердости сплава и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде.
Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого раствора карбида хрома в никеле дополнительно содержит карбид хрома при следующем соотношении ингредиентов, Карбид хрома 1-3
Твердый раствор
карбида хрома в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида хрома в никеле содержит 5,0-50,0% карбида хрома.
При содержании в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле карбида хрома в вышеуказанных пределах его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида хрома и твердый раствор карбида хрома в никеле) имеет более высокую твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде.
Как показали проведенные исследования при содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле менее 1,0 и 5,0% соответственно твердость сплава практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа.
При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле более 3,0 и 50,0% соответственно в сплаве образуются волосовидные трещины, которые могут явиться источником ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии.
Проведенный патентно-информационный поиск показал, что предлагаемый сплав является новым. Отличительные признаки сплава не известны, на основании чего можно сделать вывод о соответствии его критерию изобретения "существенные отличия".
При обработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида хрома в них и твердом растворе карбида хрома в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы.
Сплав получали лазерной имплантацией (наплавкой) карбида хрома в поверхностный слой никеля марки НП-2, для чего на поверхность пластинок размером 10х10х25 мм из никеля НП-2 наносили композиционное электролитическое покрытие (КЭП) с дисперсным наполнителем карбидом хрома, КЭП наносили на образцы, помещенные в электролит следующего состава (г/л): NiSO4 170; NiCl2 35; Na2SO4 70; борная кислота 30; карбид хрома 10. Режим процесса нанесения: Т электролита 53-55оС, плотность тока (ik) 2,5 7,5 А/дм2. В качестве анода использовали никель марки НПА-2. При нанесении КЭП раствор электролита постоянно перемешивали магнитной мешалкой ММ-3М. Предварительная обработка образцов перед покрытием включала: 1) химическое обезжиривание в венской извести; 2) химическое активирование в смеси кислот Н2SO4 и HCl (50:50).
Имплантирование производили технологической лазерной установкой "Квант-15" при мощности излучения 4-12 Дж, расстоянии фокусного пятна относительно поверхности образца 4-12 мм, перекрытии полос при имплантации при площади 100-200 мкм.
Фазовый состав полученного сплава (поверхностного слоя на никеле) изучали с помощью рентгеновского дифрактометра Дрон-2 в кобальтовом монохроматизированном К 
-излучении.
Металлографические исследования проводили на оптических металлографических микроскопах типа МИМ и на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У.
Рентгеноспектральный микроанализ проведен на всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 на сканирующем электронном микроскопе.
Измерение микротвердости сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г, с шагом измерений 30 мкм.
Проведенные исследования показали существование имплантируемого карбида хрома в никеле со значительным перенасыщением твердого раствора карбида хрома в никеле карбидом хрома.
Коррозионную стойкость сплава проверяли электрохимически в 0,1 М растворе плавиковой кислоты на потенциометре ПИ50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПП-002 методом линейной поляризации.
В таблице приведены составы предлагаемого сплава, сплава-прототипа и данные по влиянию карбида хрома на твердость сплава, на его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты и характеристика микроструктуры сплава.
Как видно из таблицы, наибольшую твердость и наилучшую коррозионную стойкость сплав имеет при соответствии его заявляемым пределам по содержанию карбида хрома в нем и твердом растворе карбида хрома в никеле (состав 1-3).
При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле ниже заявляемых пределов (состав 4) его твердость практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа.
При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле выше заявляемых пределов (состав 5) в сплаве наблюдаются волосовидные трещины, которые могут служить причиной язвенной, ножевой и межкристаллитной коррозии.
Предложенный сплав по сравнению со сплавом-прототипом благодаря равномерно распределенным в нем дисперсным частицам карбида хрома и перенасыщенному карбидом хрома твердому раствору карбида хрома в никеле имеет более высокие твердость (в 1,1-1,4 раза) и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде (на 30%), что позволяет использовать его для наплавки седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений и повысить их стойкость и, соответственно, срок службы запорной арматуры.
Сплав предназначен для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Сплав содержит, мас.%: карбид хрома 1,0 - 3,0; твердый раствор карбида хрома в никеле с содержанием карбида хрома 5,0 - 50,0% - остальное. Свойства сплава следующие: твердость 2800 - 3800 МПа, коррозионная стойкость (ток коррозии) (2,2-2,4) 
10-5 A/см2. 1 табл.
Рисунки
Заявка
4925525/02, 04.04.1991
Пермский политехнический институт
Игнатов М. Н, Коноплев В. Н, Ягодкина Л. М
МПК / Метки
МПК: C22C 19/05
Метки: карбида, никеле, основе, раствора, сплав, твердого, хрома
Опубликовано: 10.05.1995