191913. lajstromszámú szabadalom • Melegen alakítható, edzhető, meleg megmunkálásra alkalmas, hőokozta kopással szemben ellenálló szerszámok előállítására szolgáló nikkel ötvözet
1 HU 191913 B ? A találmány tárgya hőképlékeny, edzhető nikkelötvözet, valamint ennek alkalmazása a fémkohászatban és fémfeldolgozó iparban használt, nagy terhelésnek kitett, melegmegmunkálásra alkalmas szerszámok előállítására. Ezekből a nikkelötvözetekből 650-850 °C közötti hőmérsékleten használható, nagy terhelést bíró szerszámokat állíthatunk elő. E szerszámok például kovácsüllőkhöz, kovácsológépek, hengersorok és folyamatosan működő öntőberendezések melegvágó kései, valamint extruderek melegmegmunkáló szerszámai céljára használhatók A gázturbinák építésénél alkalmazott, edzhető, igen erősen hőálló nikkelötvözetek alakításánál szerzett tapasztalatok vezettek el annak megkíséréséhez, hogy ezeket az ötvözeteket melegmegmunkálásra alkalmas szerszámok kialakítására önmagukban is felhasználják. Az ismert hőálló acélokkal szemben ez az alkalmazás a hőálló sajátosságok alapján, valamint a nikkelötvözelek szempontjából kedvezőtlen anyagköltségek következtében az olyan melegmegmunkáló szerszámokra korlátozódik, amelyek a magas hőmérsékleti igénybevétel miatt a páncélozás - például a bevonatosán hegesztett sztellitekkel való páncélozás - ellenére gyorsan meghibásodnak, és nem gazdaságos üzemszünethez vezetnek, valamint javításokat tesznek szükségessé. Ismertek a Nimoloy PK 37 (NiCr20Col STi) ötvözetből, valamint a Rene 41, illetve ATS 321 W Vakumelt (NiCrl9CoMo) ötvözetből készült kovácsüllők és melegvágó kések. Ezen anyagoknak az alkalmazása - mint minden, erősen hőálló nikkelötvözeté - azon a tényen alapul, hogy egy nikkelkristály aluminium hozzáötvözésével a tércentrált -y’-fázis (Ni3Al, Ll2 típus) kiválása útján edzhető. Az alumínium a műszaki célokra alkalmazott, nikkelalapú, erősen hőálló ötvözetekben nagyrészt vagy részben titánnal és/vagy niobiummal helyettesíthető anélkül, hogy a kiválások szerkezete módosulna. A mechanikai jellemzők hőmérsékleti függése szempontjából a -y’fázis aránya, részecskemérete és eloszlása lényeges. A hőálló sajátosságoknak a y’-fázis kiválásával kapcsolatos beállásán kívül az elegykristályt megszilárdító ötvözetelemek valamint karbidok, nitridek és karbonitridek kiválása is befolyásolja a hőállóképességet, keménységet képlékenységet és a nyújthatóságot. Magas hőmérsékleten való alkalmazás során a y’-kiválások, valamint a karbidok típusának, mennyiségének és eloszlásának együttes hatásával kiváló kopásállóság érhető el. A rideg, de keményebb CoCrW-öntvénnyel, illetve a bevonatosán hegesztett ötvözetekkel (sztellitekkel) szemben az úgynevezett edzhető (keményíthető), képlékeny nikkel ötvözetek jobban alakíthatók és nyújthatók; hőmérsékleti változásokkal szemben viselkedésük kedvezőbb, hőstabüitásuk igen nagy. Az öregítés utáni hőstabilitás szempontjából a 2.23-2.31 elektronhiány megtartása lényeges. Ismert továbbá, hogy nagyobb mennyiségű wolfram- és molibdénadalék az elegykristályt megszüárdítja és a kiválást edzi (keményíti), mivel a keménység maximumát a kiválás hőmérséklete növelésének irányába eltolja. Érmek során a wolfram nemcsak az elegykristályt szilárdító ellem, hanem az ötvözetben jelen lévő wolframatomok mintegy fele részben a y’fázisba is beépülnek. A 8 súly%-ot meghaladó wolframtartalom a keménységet fokozottan növeli, s ez a 850 °C-ig terjedő edzés után is megmarad. A wolfram és molibdénadalékok a titán és króm NiCr20TiAl ötvözetekben végbemenő diffúzióját késleltetik és a diffúziós aktiválás energiáját 700 °C és 1000 °C hőmérséklettartományban megnövelik. A wolfram NiCrTi- Al-ötvözetekben túlnyomórészt a dendrittengelyeken, a molibdén pedig főként a szemcsék határain koncentrálódik. Ennek megfelelően a wolfram és molibdén a szilárdságot különbözőképpen befolyásolják. Edzhető NiCr20TiAl-ötvözetekben a wolframtartalom növekvése a hőképlékenységet jelentősen rontja. A technika jelenlegi állása szerint a hőképlékenység és a forró állapotban való szakadás hajlama egy kemény (450 HV-nál nagyobb keménységű), de nyújtható és hősokkal szemben állandó, hővel szemben erősen ellenálló, kovácsolható, melegmegmunkálásra alkalmas, NiCrCoWMoTi/Nb/Al-alapú szerszám előállítását hátráltatja. A 12%-ot meghaladó krómtartalom a pörköléssel szemben való ellenállást javítja. Hővel szemben erősen ellenálló nikkelötvözetekből készített, melegmegmunkálásra alkalmas szerszámok alkalmazása a nagy anyagköltségek és a többszörös megmunkálási ráfordítások következtében - a hőálló acélokkal ellentétben - korlátozott, sőt a megfelelő anyagkombinációk sem ismeretesek. A találmány célja hőképlékeny, erős igénybevételt elviselő, melegmegmunkálásra használható szerszámok előállítására alkalmas anyag kidolgozása, az anyagköltségek minimálisra csökkentése, és ezzel az anyagtakarékosság javítása. A találmány alapja az a feladat, hogy hőokozta kopással szemben ellenálló, melegmegmunkálásra használható szerszámok előállítására alkalmas hőképlékeny, edzhető nikkelötvözetet állítsunk elő. Emellett a módosított nikkelötvözet keménységének legalább 450 HV értékkel kell rendelkeznie. A találmány értelmében a megmunkálásra használható szerszámok előállítására olyan nikkelötvözeteket alkalmazunk, amelyek 55-65 súly% nikkelt, 12-25 súly% krómot, 5-15 súly% wolframot, 0-15 súly% kobaltot, 3-10 súly5í molibdén t, 1,5-5 súly% titánt, 0-5 súlySfc niobiumot, 1-3,5 súly% alumíniumot, 0,15-0,5 súlyífc vanádiumot, 0-0,5 súly% szilíciumot, 0,10-0,5 súlyig mangánt, 0,08-0,20 súly% szenet, 0,001-0,020 súlySc magnéziumot, 0,001-0,020 súly% cériumot, 0,001 -0,015 súly% bort és 0,1 + (6,5 x N) s(úy% cirkóniumot, valamint az ötvözet összetételétől függő szennyezéseket tartalmaznak. Abból a célból, hogy a wolframot és molibdént összesen 15 súly%-nál nagyobb mennyiségben tartalmazó és 450 HV-nál keményebb szerszámok melegen való megmunkálhatóságát biztosítsuk, 0,05-0,50 súly% réniumot foglalunk az ötvözetekbe. A találmányra jellemző továbbá, hogy ezeket a hővel szemben erősen ellenálló nikkelötvözeteket más 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
