166691. lajstromszámú szabadalom • Kopás- és korrózióálló ötvözet
3 166691 4 amely ezeknél az ötvözeteknél gyenge korrózióállósággal párosul, egyesíthető más ismert, gyenge kopásállósága ötvözetek korrózióállóságával. A találmány szerinti ötvözet ezen felül a feszültségkorróziós repedésekkel szemben is ellenálló. Az ötvözetet úgy állítjuk elő, hogy az alkotóelemek keverékét megfelelő hőmérsékleten (pl. 1250—1850 C°) megolvasztjuk, és a fémolvadékot lehűtjük. Az így nyert termék nikkelből vagy kobaltból, molibdénből, krómból és szilíciumból álló ötvözet, amelyben az elemek megfelelő aránya esetén kobalt vagy nikkelbázisú mátrix alakul ki, amelyet intermetallikus vegyületek képződése és beötvöződése szilárdít meg. Az ötvözet jellemzője, hogy adott esetben két főbb, metallográfiailag, vegyi úton és röntgen diffrakcióval egyaránt kimutatható fázisból áll. Az egyik fázis az ötvözet legalább 10%-át alkotó kemény fázis, amely adja a legalább 10% Laves-fázist, és legfeljebb 90 térfogat% viszonylag lágy mátrixfázist. A mátrixot ugyanazok az elemek alkotják, mint a kemény fázist. A mátrix lehet lényegében az alapanyag, lehet szilárd oldat, a Laves-fázistól eltérő intermetallikus vegyület vagy szilárd oldat és intermetallikus vegyület keveréke. Az ötvözet alkotóinak szilicidjei is jelen lehetnek a mátrixban. Lényeges, hogy az ötvözet kemény fázisa döntően Laves-fázis legyen. A Laves-fázis egy vagy több metallográfiai alkotóelemből áll, amelyeket C14 (hexagonális), C15 (köbös) vagy C 36 (hexagonális) kristályszerkezetként jelölnek [lásd „International Tables for X-Ray Crystallography", Symmetry Groups, N. F. M. Henry and K. Lonsdale, International Union of Crystallography, Kynoch Press, Birmingham, England (1952)]. A Lavesfázis jellemző kristályszerkezeteire jó példa a MgZn2, MgCu2 és MgNi 2 . Ezek a fázisszerkezetek egyedülálló kristályszerkezetek, amelyek a lehető legtökéletesebb térkihasználást biztosítják két különböző nagyságú atomból álló szerkezetek számára. Elvileg a Laves-fázist az AB2 képlettel lehet leírni, ahol A a nagyobbik atom, amely a krisztallográfiai helyek egy részét foglalja el, B pedig a kisebbik atom, amely a fennmaradó helyekre illeszkedik. Az A és B atomok átmérőjének aránya 1,05— 1,68. Laves-fázis számos ötvözetrendszerben közbülső fázisként alakul ki és általában van egy úgynevezett homogén tartománya, azaz különböző vegyületkombinációkból állhat anélkül, hogy elvesztené jellegzetes kristályszerkezetét. A B: A atomarány 2 körül kell legyen, és némileg változhat, feltehetőleg a kristályszerkezetekben előforduló hiányhelyek következtében. Egynél többféle atom foglalhatja tehát el akár a nagyobbik atomok helyét, akár a kisebbikét, sőt akár mindkettőét. Az ilyen Laves-fázisokat sztöchiometriailag az (A^QXB^Dy), képlettel lehet jellemezni, ahol C jelöli a nagyobbik atomot helyettesítő atomot vagy atomokat, B pedig a kisebb atomot helyettesítő atomot vagy atomokat, x és y értékei 0 és 1 között vannak. Az ilyen ötvözetek általában fémes tulajdonságokkal rendelkező, két vagy több fémből álló anyagok. A találmány szerinti ötvözet legalább három fémes elemből áll. Az ötvözetben jelen lehetnek egyéb anyagok is, feltéve, hogy nem befolyásolják hátrányosan a kopás- és korrózióállóságot. Ilyen elemek lehetnek például a mangán, amely legfeljebb 0,6% mennyiségben lehet jelen vagy a vas, amelynek megengedett mennyisége legfeljebb 2%. A kobalt-bázisú ötvözetek általában tartalmaznak körülbelül 0,5% nikkelt, a nikkel-bázisú ötvözetek pedig 0,5% kobaltot. Általában ezek az elemek a találmány szerinti ötvözetben összességükben mintegy 3%-ban lehetnek jelen. Természetesen az alapelemeket meghatározó említett %-os mennyiségek arra az esetre értendők, ha az ötvözet csupán az említett 4 elemből áll. A találmány szerinti ötvözetben a kemény fázis szinte kizárólag 8% króm-tartalmú Laves-fázis. 12—25% króm-tartalomnál további fázis jelenhet meg. Ez a járulékos fázis körülveheti a Laves-fázis részecskéit és jelentős, mindazonáltal kisebb részét képviseli a kemény fázisnak. Ez a járulékos kemény fázis általában keményebb, mint az eloszlott mátrix fázis és az ötvözetnek legfeljebb 10 térfogat%-át teheti ki. Az olyan ötvözeteknél, amelyek kemény fázisa döntően Laves-fázisból és az azt körülvevő fázisból áll, a Laves-fázis mennyisége legalább 50 térfogat% és általában a kemény fázisnak több mint 75 térfogat%-a. Magának az ötvözetnek minden esetben 10 térfogat%-nál nagyobb mennyiségű Laves-fázist kell tartalmazni. Az 1. táblázatban a találmány szerinti ötvözet jellemző összetételeinek metallográfiai adatai találhatók. A táblázatban feltüntettük a fázisok térfogat%-ban kifejezett mennyiségét, a Rockwell C keménységet, és a kemény fázis, valamint a mátrix mikrokeménységét. 1. táblázat Makrokeménység (Rockwell C) kemény fázis mátrix Összetétel (súly%) Makrokeménység (Rockwell C) térfogat (%) mikrokeménység (Vickers) térfogat (%) mikrokeménység (Vickers) Co Ni Mo Cr Si 53 — 28 17 2 51 — 25 22 2 — 62 28 8 2 — 53 35 9 3 — 50 32 15 3 53 36 43 30 54 20 56 62 1285 >800 1855 1246 46 80 44 38 446 201 288 229 s- = nagyobb mint A találmány szerinti ötvözetet hagyományos kemencékben, hagyományos kokillákkal és hagyományos eljárással lehet olvasztani és önteni. Az ötvözetet, mint már említettük, a komponensek keverésével is elő lehet állítani, amikoris az ismert technológiák közül az adott esetben legalkalmasabbat lehet kiválasztani. Elő lehet állítani az ötvözetet szemcsés alakban is és porkohászati célokra lehet felhasználni. Ezeknél az alkalmazásoknál az előállított ötvözet részecskéit megfelelő formába helyezzük, majd magas hőmérsékleten és nagy nyomáson fémes termékké sajtoljuk. Az így előállított tárgyak kopás- és korrózióállók. A találmány szerinti ötvözettel különböző tárgyak vonhatók be az ismert eljárások (lásd például 3,331,700 sz. USA szabadalmi leírást) segítségével. Az ötvözetet felvihetjük a rúd vagy huzal formában előállított, és folyamatosan leolvasztott anyagból vagy az ötvözet elemeit tartalmazó por plazmaszórásával is. Ha rudat vagy huzalt alkalmazunk, az lehet maga a találmány szerinti ötvözet, vagy a találmány szerinti ötvözet elemeiből álló 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
