В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Выплавка в вакуумной печи жаропрочных сплавов
Вакуумные установки - Вакуумные аппараты для разных техпроцессов
Выплавка в вакуумной индукционной печи позволяет решить несколько проблем производства сложнолегированных сплавов. Во-первых, при плавке в вакууме с помощью раскисления углеродом и повышением температуры удается разрушить окисную плену на поверхности ванны и производить плавку и разливку сплавов с чистым зеркалом. Во-вторых, обеспечивается стабильность химического состава сплавов от плавки к плавке и, следовательно, постоянный уровень механических свойств. Так, например , содержание алюминия и титана можно контролировать с точностью до ±0,12%, в то время, как в открытой плавке — с точностью до 1 %.
 
В-третьих, после плавки в вакууме значительно повышается степень чистоты сплавов. Так, например, в жаропрочном никелевом сплаве R235 (0,15% С; 15,5% Cr; 5,3% Mo; 10% Fe; 2,0% Ti; 3,0% Al) на никелевой основе по сравнению с плавкой, на воздухе содержание кислорода уменьшилось с 0,017 до 0,0025%, азота с 0,004 до 0,002%, водорода с 0,0006 до 0,00005% [150]. В сплаве Уэспаллой (0,07% С; 0,4% Si; 0,7% Mn; 19% Cr; 14% Со; 4,3% Mo; 3,0% Ti; 1,3% Al; Ni — ост.) содержание кислорода после плавки в вакууме понизилось до 0,0012%; азота до 0,012%, водорода до 0,00025% [151 ].

На рис. 113 показано влияние азота на свойства жаропрочного сплава ЖС6К- Как видно из рис. ИЗ, для этого сплава необходимо получать некоторое оптимальное содержание азота. Азот, очевидно, оказывает модифицирующее влияние на структуру сплава. Кислород в жаропрочных сплавах оказывает отрицательное влияние на жаропрочные свойства, что хорошо видно из рис. 114, на котором представлена зависимость времени разрушения сплава Удимет-500 под нагрузкой от концентрации кислорода.


На свойства сплавов Х20Н80 и Х15Н60, выплавленных в ВИП, большое влияние оказывает присадка РЗМ. В вакууме количество РЗМ может быть значительно сокращено. Наиболее высокие результаты получали при легировании сплава церием на 0,10— 0,15% и кремнием на 1,4% или церием на 0,05—0,08% и лантаном на 0,05—0,08%. Благодаря повышению чистоты металла содержание азота составило 0,007%; кислорода 0,001%.

После ВИП живучесть сплава Х20Н80 повысилась с 40 до 70 ч, а за счет дополнительного легирования РЗМ в вакууме с 70 до 150—250 ч (96% всех плавок). Живучесть сплава Х15Н60 менее легированного, чем Х20Н80, превысила 100 ч. Повысились и электротехнические свойства. Так, для сплава Х20Н80 удельное электросопротивление в среднем повысилось с 1,1 до 1,18 Ом • мм2/м. При нагреве в вакуумном материале изменение электросопротивления на 3—8% происходит за 200—400 ч, в то время, как в обычном сплаве за 40—60 ч [132].

По мнению авторов этой работы, положительное влияние применения церия при ВИП заключается в его воздействии на образование сульфидов. Церий способствует удалению сульфидов путем образования прочных тугоплавких сульфидов, всплывающих до кристаллизации или на ее ранней стадии.. В присутствии церия снижается вероятность образования сульфидов других элементов, например титана, если последний содержится в металле. Подобное же воздействие на серу оказывает и магний.

При вакуумной выплавке в индукционной печи жаропрочных сплавов происходит значительное испарение примесей цветных металлов. Этот способ обеспечивает один из наиболее низких уровней содержаний этих примесей по сравнению с другими методами. Так, для высокопрочной стали, по данным Чуприна [152], содержание примесей цветных металлов в зависимости от способа выплавки характеризуется данными, приведенными в табл. 37.

Таблица 37 СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛИ

 

Примесь

Содержание примесей при разных способах плавки, %

плавка на воздухе

эшп

вдп

ВИП

ВИП + вдп

Мышьяк

0,0035

0,0017

0,0017

0,0016

0,0016

Олово

0,0040

0,0028

0,0028

0,0015

0,0015

Сурьма

0,0150

0,0130

0,0090

0,0015

0,0015

Свинец

0,0003

0,0003

0,0003

0,0002

0,0002

Медь

0,1200

0,1200

0,1200

0,0800

0,0800

Висмут

0,0003

0,0003

0,00018

0,00017

0,00017

С увеличением длительности выдержки жидкого металла в вакууме содержание примесей цветных металлов уменьшается, а механические свойства сплавов возрастают, что видно на рис. 115.

Но простое рафинирование металла от примесей не всегда способствует повышению его свойств.

Так, по данным К. Я. Шпунт, для жаропрочных сплавов, кроме рафинирования в вакууме, большое значение имеет остаточное содержание модифицирующих элементов магния и церия.

В результате выплавки в вакууме значительно повышаются механические свойства жаропрочных сплавов. В качестве примера можно привести улучшение свойств жаропрочного сплава, выплавленного в вакуумной индукционной печи.

Плавка в вакуумной индукционной печи повышает ковкость кобальтовых сплавов, позволяет обрабатывать обычно недефор-мируемые сплавы. Повышаются свойства литых сплавов, прецизионных отливок, таких как лопатки, клапаны, роторные диски турбин, направляющие и других деталей реактивных двигателей.

Плавка в вакууме позволяет повысить механические свойства жаропрочных сплавов благодаря усложнению состава, т. е. введению новых легирующих компонентов, повышением содержания  упрочняющих компонентов. При обычной плавке на воздухе увеличение содержания титана, алюминия, молибдена или усложнение состава приводит к снижению жаропрочных свойств.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 274 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru