162694. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hőálló ötvözetek előállítására

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1971. IX. 24. (VA-1371) Közzététel napja: 1972. VII. 28. Megjelent 1975. III. 7. 162694 Nemzetközi osztályozás: C 21 c-7/06 '"/• l,;:.r.i Feltaláló: Dr. Nagy Endre, okL g. mérnök 40% Or. Szakács György. . oki. g. mérnök 30% dr. Pataky Balázs, oki. elektromérnök, 30%, Budapest Tulajdonos: Vasipari Kutató Intézet, nwileyitj Eljárás hőálló ötvözetek előállítására 10 15 1 A találmány eljárás aluminiumalkotót tartalmazó, ritkaföldfémekkel dezoxidált hőálló ötvözet előállítására. Több, mint 30 éve ismeretes, hogy hőállóság szempontjából legfontosabb alkotóként krómot tartalmazó hőálló ötvözetekhez (pl. 20 Cr, 80 Ni) adagolt kis mennyiségű cérium az élettartamot, vagy a gazdaságosan megengedhető üzemi hőmérsékletet jelentősen növeli fW. Hessenbrttch: Metalle und Legierungen für hohe J Temperaturen, Teü L Julias Sponger Verlag, Berlin 1940.). Ezt a tapasztalatot a gyártó ftrtwwk az egész világon gyakorlatilag fel is használják. A ritkaföldfémek, főleg a cérium és a kb. 50%-ban cériumot tartalmazó u. n. „keverékfém" (Mischmetall) jelzett hatásának mechanizmusára csak újabban sikerült fényt deríteni. (B. Wenderott: Über die Wirkungsweiss von Spurenelementen in Nickel - Chrom - Heizleiterlegierungen. Zeitschrift für Metallkunde 56. évf. (1965) 2. sz. 63-74. old.) Rádióaktív cériumizotópokkal végzett kísérletekkel kimutatták, hogy cérium hozzáadásával készített, átlagon felüli hőállósággal rendelkező krómnikkel ötvözetekben nincs diffúzióra képes, fémes állapotban levő cérium. A teljesít- 20 ményt növelő hatást a cérium oxidja (CeO,) váltja ki, mely elsősorban a kristályhatárokon helyezkedik el, s itt a króm diffúziósebességét csaknem egy nagyságrenddel megnöveli, azonkívül jelentősen megjavítja az izzás során képződő, -további oxidációtól védő, - felületi oxidréteg tapadását. A diffúziósebesség nagymértékű növekedését az okozza, hogy a kristályhatárokon az ötvözetbe épült aránylag nagytérfogatú cériumoxidmolekulák a kristályrácsot feltágítják, s így abban a króm mozgékonysága növekszik. Ugyanerre az okra vezethető vissza az oxidréteg nagyobb 30 tapadóképessége is. Az izzás során kialakuló felületi oxidréteg ugyanis a feltágított kristályrácsba nagyobb mélységig hatol, s erős nagyításban jól látható módon az ötvözet-oxid fázishatáron a foglalatos kapcsolat erősebb, mert mélyebb és többfelé ágazó. 35 25 6-12 Al, 20-35 Mn, 05-1 2 C, többi Fe alapú hőálló ötvözetcsoporttal folytatott kísérleteink alkalmával tapasztaltuk, hogy cérium, illetve keverékfém hozzáadásának itt is kedvező hatása van. Az tehát nemcsak a króm, hanem az alumínium diffúziósebességét is növeli és fokozza a jól tapadó és jól záró oxidréteg kialakulását a felületen. Az élettartamnövelő hatás ez esetben is jelentős. Tapasztalatunk szerint azonban hőálló alkotóként a csak , krómot és az alumíniumot - illetve alumíniumot és krómot - tartalmazó ötvözetek között kohászati szempontból lényeges különbség van. Míg ugyanis hőálló alkotóként, csak krómot tartalmazó ötvözetekben (pl. 0'12 C, 12 Cr, 1*5 Mo, 2'5 Ni, a többi Fe; vagy 006 C, 20 Cr, 5 Fe, a többi Ni) az oxigénhez az adagolt cériumnak legnagyobb aztlaTfinitása, addig az alumíniumot is tartalmazó ötvözetekben (pL 0"05 C, 22 Cr, 45 AI, 0"5 Co, a többi Fe; vagy 0'6 C, 8 AI 30 Mn, 1*0 Si, a többi Fe) az oxigén iránti affinitásban az alumínium a cériumot is túlszárnyalja. Számszerűen, az oxigénhez való affinitásra jellemző szabad energia változása 1 mól oxigénre vonatkozólag 1400"C öntési hőmérsékleten a következő: 2 AI* 3/20, = A1,0, - 185 kcalMiól Ce * O, = CeO, - 178 kcal/mól Si*0, =SK), -135 kcal/mól 2 Mn • O, = 2 MnO - 122 kcal/mól 2 Cr* 3/20, =2/3 0,0, -110 kcal/mól (Lásd: Kunbaschewski - Evans - A cock: Metallurgical Thermochemistry. IV. kiadás, Pergamon Press 1967; Hütte: Taschenbuch für Eisenhüttenleute, V. kiadás, 1961. 77-89. old.; Stahleisen Kalender, 1963. 199 old. Stahleisen Verlag 1962.) Ezek szerint ha a cériumot, ill. keverékfémet, az eddigi gyakorlatnak megfelelően, hőálló alkotóként alumíniumot is tartalmazó ötvözetek készítésénél az aluminium után adagoljuk, a cériumnak egy része fémes, tehát hatástalan állapotban 162694