Научно-технический и производственный журнал.
Издается с января 1958 года. Индекс: 70383
ISSN 2410-2091 (Online), ISSN 0368-0797 (Print)
 
 
 
 

Послать статью

 

ВЛИЯНИЕ ВОЗВРАТА СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА ЖС6У. Часть 2. АНАЛИЗ МАКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВА ЖС6У, ПОЛУЧЕННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЗВРАТА СОБСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

стр. 525-530

Авторы: Белов В. Д.1, Колтыгин А. В.1, Базлова Т. А.1, Баженов В. Е.1, Базлов А. И.1

1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (119049, Россия, Москва, Ленинский пр., 4)
Белов В. Д. - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: vdbelov@mail.ru)
Колтыгин А. В. - к.т.н, доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: misistlp@mail.ru)
Базлова Т. А. - к.т.н., доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: tbazlova@mail.ru)
Баженов В. Е. - к.т.н., доцент кафедры "Литейные технологии и художественная обработка материалов (ЛТиХОМ)" (email: V.E.Bagenov@gmail.com)
Базлов А. И. - инженер лаборатории Перспективные энергоэффективные материалы (ПЭМ) (email: andreibazlov@gmail.com)

Аннотация: Во второй части статьи рассматривается влияние количества возврата собственного производства на макроструктуру и механические свойства сплава ЖС6У-ВИ. Поскольку использование возврата сопряжено с возможностью загрязнения сплава неметаллическими включениями и угаром легирующих компонентов, влияние его на макроструктуру и механические свойства должно быть существенным. Были изучены выплавленные в вакуумной дуговой печи цилиндрические образцы диаметром 12 мм, отлитые в медную изложницу из чистого исходного сплава ЖС6У-ВИ, без использования возврата, а также с использованием 50% и 100% в шихте специально подготовленного возврата. Исследование макроструктуры проводили с использованием оптической микроскопии на шлифах, приготовленных из поперечных сечений образцов после травления. Исследования проводились на образцах в отожженном в течение 4 часов при 1210 °С состоянии. Сплав, полученный целиком из возврата, содержит несколько большее количество неметаллических включений в структуре, по сравнению со сплавом, отлитым из первичного сплава. Для образца, выплавленного из 100% возврата уровень опасности включений равен 3 (ASTM E 45-97) при среднем размере включений 28,4±0,2 мкм. При этом отмечается наличие единичных крупных включений размером не более 70 мкм. Это, однако, не влияет на полученные механические свойства сплава. Механические свойства после термической обработки (σв = 1090-1100 МПа и δ = 9-11%), полученные на образцах, выплавленных с применением возврата 50 и 100% от массы шихты, полностью удовлетворяют требованиям ТУ1-92-177-91, предъявляемым к сплаву ЖС6У-ВИ. В процессе затвердевания большая часть крупных включений сосредотачивается в поверхностных зонах отливок, что затрудняет их механическую обработку, вследствие чего использование в шихте 100% возврата без его предварительной переработки не рекомендуется. Приемлемые результаты были достигнуты при применении 50% очищенного возврата собственного производства.

Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, возврат собственного производства, ЖС6У, плавка, шихта

DOI: 10.17073/0368-0797-2019-7-525-530

Библиография:
  1. Каблов Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технология, покрытия 2-е изд. - М.: Наука, 2006. - 632 с.
  2. Кишкин С.Т., Строганов Г.Б., Логунов А.В. Литейные жаропрочные сплавы на никелевой основе. Разработка и исследования. - М.: Машиностроение, 1987. - 116 с.
  3. Зеленюк А.Н., Наумик В.В., Елькин А.В. Использование технологического возврата при производстве отливок из жаропрочного никелевого сплава ВЖЛ12Э-ВИ // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. 2011. № 1 (22). С. 198–202.
  4. Сидоров B.B., Ригин В.Е., Каблов Д.Е. Организация производства литых прутковых заготовок из современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов // Литейное производство. 2011. № 10. С. 2–6.
  5. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Ломберг Б. С. Стратегические направления развития конструкционных материалов и технологий их переработки для авиационнных двигателей настоящего и будущего // Автоматическая сварка. 2013. № 10–11. С. 23–32.
  6. Binczyk F., Śleziona J., Mikuszewski T. Effect of repeated remelting on the chemical composition and structure of nickel alloys // Archives of foundry engineering. 2010. Vol. 10. No. 1. P. 189–194.
  7. DeBarbadillo J.J. Nickel–base superalloys; physical metallurgy of recycling // Metallurgical Transactions A. 1983. Vol. 14. Is. 2. P. 329–341.
  8. Richards N.L., Chaturvedi M.C. Effect of minor elements on weldability of nickel base superalloys // International Materials Reviews. 2000. Vol. 45. Is. 3. P. 109–129.
  9. Morscheiser J., Thönnessen L., Gehrmann B., Friedrich B. The influence of the slag composition on the desulfurization of Ni–based superalloys // Proceedings of the 2011 International Symposium on Liquid Metal Processing and Casting: Nancy, France. September 25-28. 2011. LMPC 2011, P. 89–96.
  10. Клочихин В.В., Жеманюк П.Д., Наумик В.В., Цивирко Э.И. Влияние условий кристаллизации на качество жаропрочных сплавов, выплавленных с использованием литейного возврата // Литейное производство. 2015. № 6. С. 2–5.
  11. Зеленюк А.Н., Елькин А.В., Наумик В.В. Исследование качества мерных слитков, полученных из 100% технологического возврата, рафинированного методом температурно–временной обработки // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2012. № 1. С. 45–48.
  12. Prasad V.S., Rao A.S., Prakash U.V., Rao R., Rao P.K., Gupt K.M. Recycling of Superalloy Scrap through Electro Slag Remelting // ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 12. P. 1459–1464.
  13. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Сидоров В.В., Ригин В.Е., Каблов Д.Е. Особенности технологии выплавки и разливки современных литейных высокожаропрочных никелевых сплавов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № SP2. С. 68–78.
  14. Zhang Z.W., Niu Y.J., Tian J.J., An N., Gao Y., Wang C., Shi S.F. The Effect of Remelting on the Microstructure and Mechanical Properties of a Nickel Superalloy // Materials Science Forum. 2016. Vol. 849. P. 492–496.
  15. Cheng J.–Q., Hu X.–J., Gu Y. Development and application of molds for producing large superalloy vacuum electrodes // Foundry. 2016. Vol. 65. No. 9. P. 917–919.
  16.  Колтыгин А.В., Баженов В.Е., Базлов А.И., Базлова Т.А. Белов В.Д. Влияние возврата собственного производства на структуру и свойства жаропрочного никелевого сплава ЖС6У. Часть 1 Анализ структуры и фазового состава сплава ЖС6У, полученного с применением возврата собственного производства // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 5. С. 360-365.
  17. Коваленко В.С. Металлографические реактивы: Справ. изд. - 3–е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981. - 120 с.
  18. Беккерт М., Клемм Х. Способы металлографического травления: Справ. изд.: Пер. с нем. - 2–е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1988. - 398 с.
  19. Manjili M.H., Halali M. Removal of Non–metallic Inclusions from Nickel Base Superalloys by Electromagnetic Levitation Melting in a Slag // Metallurgical and Materials Transactions B. 2018. Vol. 49. Is. 1. P. 61–68.
  20. Zhang T., Jiang J., Shollock B.A., Britton T.B., Dunne F.P.E. Slip localization and fatigue crack nucleation near a non–metallic inclusion in polycrystalline nickel–based superalloy // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 641. August. P. 328–339.
  21. Барышев Е.Е. , Костина Т.К., Тягунов А.Г., Савина Л.Г., Павлинич С.П., Мысик Р.К., Семенова И.П. Влияние обработки расплава на структуру жаропрочного сплава ЖС6У в жидком состоянии и процессе его кристаллизации // Высокотемпературные расплавы 1997. № 1. С. 26–31.
Благодарности: Статья подготовлена по материалам работы, выполняемой в рамках Постановления Правительства Российской Федерации № 218 от 09.04.2010 года. Госконтракт № 02.G25.31.0163.

Дата поступления: 06.01.2019

Главный редактор

Леонтьев Леопольд Игоревич

Главный редактор Известия вузов Черная металлургия