Przedmiotem wynalazku jest stop niklu zawie¬ rajacy od 23 do 37V* wagewo chromu, który na¬ wet w temperaturach do okolo 1100°C, , a zwlasz¬ cza 10aa do 1100°C wykazuje duza odpornosc na korozje wzgledem szkla przy dobrych wlasnosciach mechanicznych, Zapotrzebowanie na tego typu stopy wystepuje w przypadku konstruowania wy¬ posazenia do obslugiwania stopionego szkla, a zwlaszcza w przedzarkach odsrodkowych stosowa¬ nych do wytwarzania wlókien szklanych.Z opisu patentowego Niemieckiej Republiki Fe¬ deralnej nr 2530245, brytyjskiego opisu patento¬ wego nr 2 033 925 i z artykulu „Nadstopy wzboga¬ cone platyna" autorstwa C. W. Corti i in. na stro- naih 2 do 11 „Przegladu Platynowców" Tom 24 Nr 1 ze stycznia 1980 roku, opublikowanego przez Johnson Matthey and Co. Ltd., Londyn, znane sa nadstopy niklu majace dobra odpornosc na korozje i podwyzszone wlasnosci mechaniczne przy wyso¬ kich temperaturach.Opisane w tych trzech publikacjach nadstopy zawieraja chroni i jeden lub wiecej metali wybra¬ nych z grupy platynowców, przy czym wybiera¬ ny metal stanowi zwykle platyna. Nadstopy za¬ wieraja glównie dwie fazy krystaliczne, a miano¬ wicie faze i*bÓ!sta#ówa y i faze wydzielona f (tj. faze wydzielona g&mma prim.Chrom i metale z grupy platynowców nadaja stopowi podwyzszona odpornosc na korozje. Tego radzajti wplyw chromu polega na tworzeniu po- 10 15 20 25 30 wierzchniowych tlenków ochronnych, natomiast nie jest znany mechanizm podnoszenia odporno¬ sci na korozje wskutek obecnosci metali z grupy platynowców. Metale z grupy platynowców (zwla¬ szcza platyna) prawdopodobnie stabilizuja rów¬ niez wystepujaca w stopie faze wydzielona y'. Bo*- gate nadstopy zawieraja ponad 50*/t objetosciowo fazy wydzielonej /, która w znacznym stopniu przyczynia sie do polepszenia wlasnosci mecha¬ nicznych nadstopu w wysokich temperaturach.Jakkolwiek opis patentowy Republiki Federal^ nej Niemiec nr 2 530 245 dotyczy nadsfopÓw za¬ wierajacych 30^/t wagowo chromu, to jednak obec¬ nosc duzej ilosci chromu w fazie podstawowej y powoduje tworzenie sie iglastej fazy wydzielonej znanej jako faza b która pogarsza wlasnosci me¬ chaniczne. Próby zwiekszenia odpornosci na ko¬ rozje nadstopów niklu z zawartoscia platyny, po¬ siadajacych zwiekszona wytrzymalosc, poprzez zwiekszenie zawartosci w nich chromu zakonczy¬ ly sfe niepowodzeniem ze wzgledu na niedopusz¬ czalna utrate wlasnosci mechanicznych wskutek powstania fazy wydzielonej f. 2 tego wzgledu ta¬ kie stopy niklu zawieraja zwykle 23,W» lub mniej wagowo chromu, a praktycznie od a do 12%.Problemy wystepujace przy duzych ilosciach chromu w nadstopie niklu zawierajacym metale z grupy platynowców sa poglebione przez trzy dalsze szkodliwe skutki. Po pierwsze stwierdzona ze chrom przechodzi preferencyjnie do fazy pod- 136 314136 3 . stawowej y z fazy wydzielonej /, tak ze jakie¬ kolwiek zwiekszenie zawartosci chromu w nadsto- pie wywiera nieproporcjonalnie ujemny wplyw na faze podstawowa y. Po; drugie, wydzielanie sie chromu z fazy wydzielonej y' do fazy podstawo¬ wej y powoduje zubozenie fazy wydzielonej w chrom, a tym samym zmniejsza odpornosc na ko¬ rozje (jakkolwiek jest to czesciowo zlagodzone wskutek obecnosci metali z grupy platynowców).Po trzecie wreszcie, w wysokich temperaturach (tj. ponad 800?C) czesc fazy wydzielonej / (uboz¬ szej w chrom) ponownie rozpuszcza sie w obsza¬ rach powierzchniowych stopu, zubozajac je w chrom {w porównania z wewnetrznymi obszarami fazy podstawowej), a tym samym powodujac mniejsza odpornosc na korozje.Jest to szczególnie niepozadane z tego wzgledu, ze wlasnie obszary powierzchniowe sa najbardziej narazone na dyfuzje 'czynników korozyjnych, wy¬ stepujacych w stopionym szkle. Obecnosc platyny poglebia problemy zwiazane z obecnoscia w nad- stopie niklu duzych ilosci chromu, poniewaz pla¬ tyna zwieksza i stabilizuje faze wydzielona / w stopie. Przy opisywaniu przedzarki odsrodkowej do wytwarzania wlókien szklanych w temperatu¬ rach powyzej 1000°C w wysoce korozyjnym sro¬ dowisku, w opisie patentowym Stanów Zjedno¬ czonych nr 4 203 747 jest ujawnione, ze przedzarka jest wykonana z nadstopu nie zawierajacego me¬ talu z grupy platynowców.Celem wynalazku jest opracowanie stopu niklu zawierajacego duza ilosc chromu, który to stop bedzie wykazywal dobra odpornosc na korozje wzgledem szkla przy jednoczesnych dobrych wla¬ sciwosciach mechanicznych w temperaturach do 1100^, a zwlaszcza w zakresie 1000 do 1100°C i z tego wzgledu bedzie sie nadawal db wykony¬ wania z niego czesci pracujacych w kontakcie ze stopionym szklem, a zwlaszcza bedzie przydatny db budowy przedzarek stosowanych od przetwa¬ rzania stopionego szkla we wlókno szklane.Stop niklu zawierajacy 23 do SWt wagowo chromu, od sladu do l,7*/t wagowo wegla oraz platyne, tytan i'' aluminium, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze zawiera od 0,3 do 4°/o wagowo platyny oraz od sladu do 1,5*/* wagowo tytanu i od sladu do 1,5V§ wagowo aluminium.Stop taki korzystnie zawiera od 0,3 do 1,7^/t wa¬ gowo platyny i/luib 0,3 do 1,5^/t wagowo tytanu i od 0,1 db W» wagowo aluminium.Stwierdzono, ze pomimo malej zawartosci fazy wydzielonej / w temperaturach pokojowych (mo¬ gacej wynosic nawet mniej niz 5f/») stop posiada dobre wlasnosci mechaniczne przy przykladowo 1080°C nawet w obecnosci stopionego szkla. Przy¬ czyna tego nie jest wyjasniona lecz uwaza sie, ze faza podstawowa, y jest wzmocniona wskutek nie¬ wyjasnionego jeszcze oddzialywania metalu szla¬ chetnego w postaci platyny.,Zawartosc wegla w stopie aktywuje odtlenienie podczas operacji stapiania i odlewania, a ponadto prowadzi do wzmocnienia fazy podstawowej y przez tworzenie weglików, przez co niektóre sklad¬ niki stopu moga wystepowac w postaci weglików.Zasadnicze polepszenie wlasnosci mechanicznych 314 4 stopu jest prawdopodobnie wynikiem, obecnosci tytanu i aluminium w ilosciach nie^przekraczaja¬ cych znacznie ich rozpuszczalnosci w stopie przy 1080°C. ** s Teoretycznie wartosci ich rozpuszczalnosci nie powinny byc przekroczone, jednakze strata czesci tytanu lub aluminium, podczas odlewania na po¬ wietrzu stopu lub wskutek tworzenia sie wegli¬ ków tytanu moze spowodowac potrzebe przekro- io czenia tych rozpuszczalnosci o zawartosc do 10*/* (korzystnie mniej niz 5§/*) rozpuszczalnosci. Tytan moze byc równiez pomocny we wiazaniu zanie¬ czyszczen azotowych, w którym to przypadku czesc tytanu moze wystepowac w postaci azotku* Takze l5 niewielkie ilosci innych skladników]Imoga*wyste¬ powac w postaci azotków. ^ r Nadstopy mozna badac ze wzglejdu na*" ich wy¬ trzymalosc mechaniczna j w warunkach "'kontaktu ze stopionym szklem w wysokich temperaturach ao poprzez odlewanie po kolei kazdego stopu do po¬ staci wrebionego preta, wypelnienie wrebów szklem sodowym, a nastepnie przetestowanie na urzadze¬ niu do dokonywania prób pelzania na zerwanie.Testowanie stopów wedlug wynalazku jest uwi- 25 docznione w przykladzie wykonania' na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z góry wre¬ bionego preta wykonanego ze stopu wedlug wy¬ nalazku, przytrzymywanego szczekami urzadzenia do dokonywania prób pelzania do zerwania, a fig.M 2 — widok z boku preta i szczek pokazanym na fig. 1.Na fig. 1 jest pokazany cienki pret 1, wykona¬ ny z nadstopu przeznaczonego do przetestowania.Pret 1 posiada pare przeciwleglych wrebów 2 o n zaokraglonym dnie 3. Wreby 2 formuja szyjke 9 w precie 1, który posiada ponadto otwory 4.Niepokazane urzadzenie do dokonywania prób pelzania do zerwania zawiera górna szczeke 5a i dolna szczeke 5b, wykonane z metalu stabilne- 40 go pod wzgledem postaci w 1100°C. Jak pokazano na fig. 2, kazda ze szczek 5a i 5b zawiera szczeli¬ ne 6 i otwór 7 o osi przechodzacej przez szczeli¬ ne 6. Podczas testowania, pret 4 jest przytrzymy¬ wany szczekami 5a i 5b w szczelinach 6 za po¬ moca kolków 8, polozonych przez otwory 4 i 7.Wymiary preta 1 sa nastepujace: dlugosc 4,32 cm szerokosc 1,44 cm 50 grubosc 0,3 cm glebokosc wrebu 2 0,53 cm szerokosc wrebu 2 0,19 cm Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przed- 55 stawionych ponizej przykladach, z których porów¬ nawcze sa przyklady A do C.PRZYKLADY I do VI i PORÓWNAWCZE PRZYKLADY A do G w Wykonano rozmaite nadstopy niklu, zawieraja^ ce duze ilosci chromu i inne skladniki jak przed- stawiono w Tabeli A, przez dodanie i zmieszanie ze soba skladników w drodze konwencjonalnego 85 topienia prózniowego i odlewania.136 314 Nastepnie odlane stopy wykorzystano jak na¬ stepuje. Kazdy odlany stop byl kolejno ponownie stopiony na powietrzu i ponownie odlany z mo¬ delu wytapianego do postaci wrebionego cienkie¬ go preta jak "przestawiono "ria rysunku. Wreby zostaly wypelnione sproszkowanym szklem sodo¬ wym dla utworzenia srodowiska wysoce korozyj¬ nego. Nastepnie pret zostal przytrzymany w szcze¬ kach 5a i 5b pk; dokonywania prób pelzania- do zerwania, jak pokazano na rysunku, zas szczelk obciazono tak, aby wywolaly w szyjce 9 napreze¬ nie 27,58 MPa. Caly uklad zostal ogrzany w po¬ wietrzu do 1080°C, a sproszkowane7 szklo uleglo stopieniu. Notowano okresy czasu potrzebne do przerwania szyi dla dwóch lub wiecej próbek * z danego stopu poddawanego "testowaniu, zas sredni czas kazdej pary próbek przedstawiono w Ta¬ beli AiB. ; [^ ! Porównawcze przykiadjj A, B i £ wykazuja, ze niewystepowanie w stopie jnetaji szlachetnych po¬ woduje mechaniczne uszkodzenie . po mniej . niz 40 godzinach. Obecnosc metalu szlachetnego w po¬ staci e*/t platyny w przykladzie D ^powoduje zwiekszenie czasu trwalosci próbki do ponad 40 godzin. Óalsze niewielkie polepszenie wlasci¬ wosci jest widoczne w przykladzie C, w którym jako dodatek metalu szlachetnego jest wprowa¬ dzona zarówno platyna jak i ruten, wykazujac 10 15 20 istniejace prawdopodobnie miedzy nimi wspóldzia¬ lanie. Znaczne polepszenie wlasciwosci Uzyskuje sie przy dodaniu malych ilosci tytanu i aluminium, jak przedstawiono w przykladach 1 do 6. Stopy wedlug przykladów 1 do &yfca4aj*f sie do odlewa¬ nia w niskiej prózni, a takze .00 przemyslowego odlewania na powietrzu. Sa one podatne na obrób¬ ke walcowaniem, kuciem lub wyciskaniem. Stopy wedlug wynalazku sa szczególnie przydatne na czesci wyposazenia do obslugiwania | stopionego szkla, a zwlaszcza na czesci przedzarki odsrodko¬ wej. Stosowane w opisie okreslenie „slad" ozna¬ cza zawartosc nie mniejsza niz 0,001*/t wagowo stopu. ./ W celu zilustrowania oddzialywania, korozyjne¬ go stopionego szkla na stopy/niku* zawierajace chrom i platyne, przedstawiony w Tabeli A stop H zostaj przetestowany zarówno v w obecnosci jak i bez szkla sodowego w drodze procedury stoso¬ wanej w przykladach 1 do 6 z tym wyjatkiem, ze badania prowadzone byly przy 1020°C i 55,10 MPa. Obecnosc szkla we wrebie powodowala zmniejszenie sredniego czasu zerwania szyjki z 243 godzin do 79 godzin.W Tabelach A i B Uoscl skladnjtfSw, stopowych sa podane w procentach wagowych odniesionych do calkowitego ciezaru, stopu, *, * TABELA A * nr V PrzyklacJ Skladnik 0 ¦ .'.'¦' Ni Cr Ru Pt Ic hn "~ Al W Fe M« Si Ni Ta Co Mo B Zr Sredni czas zerwania w godzi¬ nach Uh---b- ¦ 27 — — Q45 — — 5,5 13 1 — — — — <— — — 20* B •• B 29 — — 0,74 r "~'L-^ — i 7,1 ; «,5 ; 0,85 o ' ' — — , M •! — ' ¦*":— — : i.. 39,4 •. i-1 i^a—^.C * B ¦'• 38,6 — — 0,15 — — 2,35 2^85 ' 1^04 . .--1*3 " t ~ ! < 37 ; 4 '¦' ' — — 31,6 ii' ' p '¦¦ B • 30 — 6 . 05 - — i — i 3,5 j 0,7 j o.3 : — — 4 — — ¦ —_ * 0,25 j :l 44,6 "¦ e\ ;; --B . 29 4 — .-..0.74 — — 6 7\ 0,8 • *"*-—'¦'V. —' . 0,1 .-?* '* — — 46,3 i . '.? ¦;] '.."'" fv;v; •'•¦- B • • 30 6 — 0,5 !•¦•—:' ; — \ 3»5 ¦» 0,4 0,3/ ¦* ~—.. v ¦ —-¦ r 4-1 :. -^* \ - — \ i i 0,25 '., 69,6 ..o'.'"": * .•'.' 27 5,3 1 1,1 j 0,5 — — 3,5 0,5 0,3 0,64 -- — — j — — — 100,8 | K h;'H 1. '*- -. i\*. J 9,5 — 6.7 0.8 1.7 4.55 3 — — 1 — 1 0.3 1.5 \ 14.5 — 0.14 0.5 79 B = reszta stopu x — przyblizenie ;iruto136 314 TABELA B [ Przyklad Skladnik Ni Cr Ru Pt 1 C Ti 1 A1 W Fe Mn Y Ta B 1 Zr 1 Sredni czas zer¬ wania w godzi¬ nach 1 B 30 5 1 0,25 0,8 1,0 3,5 0,5 0,3 0,1 4 0,02 0,25 420 2 B 30 5 1 0,5 0,8 0,5 3,5 0,5 0,3 0,1 4 0,02 0,25 475 3 B 29,7 5 1 0,25 0,8 0,5 5,5 0,5 0,3 0,1 2 0,02 0,25 480 4 B 30 5,1 1 0,25 0,8 0,5 3,5 0,5 0,3 0,1 4 0,02 0,25 930 5 B 27 3 1 0,5 0,8 0,5 3,5 0,5 0,3 0,1 4 0,02 0,25 1010 6 B 25 5 1 0,5 0,8 0,5 3,5 0,5 0,3 0,1 4 0,02 0,25 | 1240* E = reszta stopu x = pojedynczy wynik Zastrzezenia patentowe i. Stop niklu zawierajacy 23 do 37#/e wagowo chromu, od sladu do l,7*/i wagowo wegla, oraz platyne, tytan i aluminium, znamienny tym, ze zawiera od 0,3 do 4ty« wagowo platyny, oraz od sladu do l,5°/o wagowo tytanu i od sladu do l,5*/q| wagowo aluminium. 2. Stop wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera od 0,3 do 1/Wi wagowo platyny. 3. Stop wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze zawiera od 0,3 do 1,5% wagowo tytanu i od 0,1 do 1% wagowo aluminium.FIG.1 FIG.2.WZGraf. Z-d 2 — 187/86 — 90 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL