Обеспечение высокого качества литых заготовок современных сложнолегированных жаропрочных никелевых сплавов

При длительном взаимодействии расплава с керамическими формой и стержнем, которые содержат в своём составе несвязанный SiO₂, что имеет место при отливке деталей с направленной или монокристаллической структурой на моторных заводах, алюминий (как наиболее активный компонент сплава) и углерод восстанавливают кремний по реакциям:

3SiO₂ + 4[Al] = 2Al₂О₃ + 3[Si], (4)

SiO₂ + 2C = [Si] + 2CO_газ. (5)

Анализ динамики (2007–2011 гг.) изменения содержания кремния в сплаве ЖС32-ВИ, выплавленного в условиях ВИАМ с использованием отходов моторных заводов, показал, что по мере загрязнения сплава кремнием при отливке деталей с направленной и монокристаллической структурой содержание кремния в литых прутковых заготовках выросло в среднем с 0,065 до 0,185 % [16].

Отрицательное влияние кремния на структуру и свойства сплава ЖСбФ-ВИ показано в работе [17]. Методом фазового анализа выявлено, что > 60 % кремния (от его содержания в сплаве) входит в состав ’-фазы, замещая в ней гафний, титан и ниобий в эквивалентных количествах. Обеднение ’-фазы эффективными легирующими элементами приводит к ухудшению фазовой стабильности, вследствие чего более интенсивно протекает процесс её коагуляции при повышенных температурах. С увеличением содержания кремния понизились долговечность сплава при испытании на длительную прочность и пластичность при комнатной температуре.

По результатам исследований видно, что в микроструктуре монокристалла с повышенным содержанием кремния (0,27 %) наблюдается увеличение количества эвтектической ’-фазы и образование вокруг неё областей, обогащённых кремнием. Это наблюдение подтверждает ранее известный факт о распределении кремния между фазами жаропрочного никелевого сплава [17]: 60 % от общего содержания Si в сплаве входят в ’-фазу, 30 % – в твёрдый раствор, 10 % образуют интерметаллидное соединение системы Ni-Mo-Si.

После полной термической обработки сплава ВЖМ4-ВИ, содержащего повышенное количество кремния (0,27 %), увеличивается число микропор гомогенизации в объёме металла в сравнении со сплавом со стандартным содержанием кремния (0,085 %), наблюдается огрубление структуры и неоднородное распределение частиц ’-фазы в междендритных участках. В металле с 0,27 % Si более интенсивно протекает процесс коагуляции дисперсных частиц упрочняющей ’-фазы и последующее её растворение: рафт-пластины ’-фазы шире, чем в металле со стандартным содержанием кремния [16].

При содержании в сплаве от 0,04 до 0,19 % кремния свойства находятся в пределах паспортных характеристик, причём при содержании 0,19 % кремния значение долговечности находится на минимальном уровне. При содержании в сплаве 0,27 % Si значение долговечности существенно понижается и уже не удовлетворяет паспортным характеристикам. Поэтому предельно допустимое содержание кремния в сплаве ВЖМ4-ВИ составляет 0,2 % [16].

Конец ознакомительного фрагмента.