Способ получения слитков большого диаметра из сплавов на основе никеля - RU2003129805A
Код документа: RU2003129805A
Реферат
1. Способ получения суперсплава на основе никеля, по существу не имеющего положительной и отрицательной ликвации, включающий в себя
разливку сплава, который является суперсплавом на основе никеля, в литейную форму;
отжиг и перестаривание сплава путем нагрева сплава при температуре по меньшей мере 1200°F (649°С) в течение по меньшей мере 10 ч;
электрошлаковый переплав сплава со скоростью расплавления по меньшей мере 8 фунтов/минуту (3,63 кг/минуту);
перенос сплава в нагревательную печь в течение 4 ч от времени полного затвердевания;
выдержку сплава в нагревательной печи при первой температуре от 600 (316) до 1800°F (982°С) в течение по меньшей мере 10 ч;
повышение температуры печи от первой температуры до второй температуры в по меньшей мере 2125°F (1163°С) таким образом, чтобы ингибировать термические напряжения в сплаве;
выдержку при второй температуре в течение по меньшей мере 10 ч;
вакуумно-дуговой переплав ВДП-электрода из сплава со скоростью расплавления от 8 до 11 фунтов/минуту (от 3,63 до 5 кг/минуту) с получением ВДП-слитка.
2. Способ по п.1, в котором ВДП-слиток имеет диаметр более 30 дюймов (762 мм).
3. Способ по п.1, в котором ВДП-слиток имеет диаметр по меньшей мере 36 дюймов (914 мм).
4. Способ по п.1, в котором масса ВДП-слитка составляет более 21500 фунтов (9772 кг).
5. Способ по п.1, в котором сплав на основе никеля представляет собой один из сплава 718 и сплава 706.
6. Способ по п.1, в котором сплав на основе никеля содержит
от около 50,0 до около 55,0 мас.% никеля;
от около 17,0 до около 21,0 мас.% хрома;
от 0 до около 0,08 мас.% углерода;
от 0 до около 0,35 мас.% марганца;
от 0 до около 0,35 мас.% кремния;
от около 2,8 до около 3,3 мас.% молибдена;
по меньшей мере один элемент из ниобия и тантала, причем сумма ниобия и тантала составляет от около 4,75 до около 5,5 мас.%;
от около 0,65 до около 1,15 мас.% титана;
от около 0,20 до около 0,8 мас.% алюминия;
от 0 до около 0,006 мас.% бора; и
железо и случайные примеси.
7. Способ по п.1, в котором сплав на основе никеля состоит по существу из
никеля в количестве около 54 мас.%;
алюминия в количестве около 0,5 мас.%;
углерода в количестве около 0,01 мас.%;
ниобия в количестве около 5,0 мас.%;
хрома в количестве около 18,0 мас.%;
молибдена в количестве около 3,0 мас.%;
титана в количестве около 0,9 мас.%; и
железа и случайных примесей.
8. Способ по п.1, в котором разливка сплава на основе никеля включает в себя расплавление и необязательное рафинирование сплава по меньшей мере одним методом, выбранным из вакуумной индукционной плавки, аргонно-кислородного обезуглероживания и вакуумно-кислородного обезуглероживания.
9. Способ по п.1, в котором отжиг и перестаривание сплава включает в себя нагревание сплава при по меньшей мере 1200°F (649°С) в течение по меньшей мере 18 ч.
10. Способ по п.1, в котором отжиг и перестаривание сплава включает в себя нагревание сплава при по меньшей мере 1550°F (843°С) в течение по меньшей мере 10 ч.
11. Способ по п.1, в котором электрошлаковый переплав сплава включает в себя электрошлаковый переплав со скоростью расплавления по меньшей мере 10 фунтов/минуту (4,54 кг/минуту).
12. Способ по п.1, в котором выдержка сплава в нагревательной печи включает в себя выдержку сплава при температуре печи от по меньшей мере 600 (316) до 1800°F (982°С) в течение по меньшей мере 20 ч.
13. Способ по п.1, в котором выдержка сплава в нагревательной печи включает в себя выдержку сплава при температуре печи от по меньшей мере 900 (482) до 1800°F (982°С) в течение по меньшей мере 10 ч.
14. Способ по п.1, в котором повышение температуры печи включает в себя повышение температуры печи от первой температуры до второй температуры многостадийным методом, включающим в себя
повышение температуры печи от первой температуры не более чем на 100°F/час (55,6°С/час) до промежуточной температуры; и
дополнительное повышение температуры печи не более чем на 200°F/час (111°С/час) от промежуточной температуры до второй температуры.
15. Способ по п.14, в котором первая температура составляет менее 1000°F (583°С), а промежуточная температура составляет по меньшей мере 1000°F (583°С).
16. Способ по п.1, в котором первая температура составляет менее 1400°F (760°С), а промежуточная температура составляет по меньшей мере 1400°F (760°С).
17. Способ по п.1, в котором вторая температура составляет по меньшей мере 2175°F (1191°С).
18. Способ по п.1, в котором сплав выдерживают при второй температуре в течение по меньшей мере 24 ч.
19. Способ по п.1, в котором электрошлаковый переплав сплава обеспечивает ЭШП-слиток, имеющий диаметр, который больше требуемого диаметра ВДП-электрода, при этом способ дополнительно включает в себя, после выдержки при второй температуре, механическую обработку ЭШП-слитка для изменения размеров слитка и обеспечения ВДП-электрода с требуемым диаметром.
20. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя, после выдержки сплава при второй температуре и перед механической обработкой ЭШП-слитка, охлаждение сплава до температуры механической обработки со скоростью охлаждения не более 200°F/час (111°С/час).
21. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя, после выдержки сплава при второй температуре и перед вакуумно-дуговым переплавом ВДП-электрода, охлаждение сплава от второй температуры до комнатной температуры методом охлаждения, включающим в себя уменьшение температуры печи со скоростью не более 200°F/час (111°С/час) от второй температуры до первой промежуточной температуры, составляющей не более 1750°F (982°С), и выдержку при первой промежуточной температуре в течение по меньшей мере 10 ч.
22. Способ по п.21, в котором охлаждение сплава дополнительно включает в себя
уменьшение температуры печи со скоростью не более 150°F/час (83,3°С/час) от первой промежуточной температуры до второй промежуточной температуры, составляющей не более 1400°F (760°С), и выдержку при второй промежуточной температуре в течение по меньшей мере 5 ч.
23. Способ по п.22, в котором после выдержки при второй промежуточной температуре сплав охлаждают на воздухе до комнатной температуры.
24. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя, после выдержки при второй температуре и перед механической обработкой ЭШП-слитка, охлаждение сплава от второй температуры примерно до комнатной температуры таким методом, который ингибирует термические напряжения в сплаве; и нагревание сплава до подходящей температуры механической обработки таким методом, который ингибирует термические напряжения в сплаве.
25. Способ по п.24, в котором нагревание сплава до подходящей температуры механической обработки включает в себя
нагревание сплава в нагревательной печи при температуре печи по меньшей мере 500°F (260°С) в течение по меньшей мере 2 ч;
повышение температуры печи на по меньшей мере 20°F/час (11,1°С/час) до по меньшей мере 800°F (427°С);
дополнительное повышение температуры печи на по меньшей мере 30°F/час (16,7°С/час) до по меньшей мере 1200°F (649°С); и
дополнительное повышение температуры печи на по меньшей мере 40°F/час (22,2°С/час) до температуры по меньшей мере 2025°F (1107°С) и выдержку при этой температуре до тех пор, пока во всем сплаве не достигнута по существу однородная температура.
26. Способ по п.19, в котором ЭШП-слиток имеет диаметр от около 34 (864) до около 40 дюймов (1016 мм), а ВДП-электрод имеет меньший диаметр, составляющий не более около 34 дюймов (864 мм).
27. Способ получения сплава на основе никеля, по существу не имеющего положительной и отрицательной ликвации, включающий в себя
разливку сплава на основе никеля в литейную форму, причем суперсплав на основе никеля представляет собой сплав 718;
отжиг и перестаривание сплава путем нагрева сплава при температуре по меньшей мере 1550°F (843°С) в течение по меньшей мере 10 ч;
электрошлаковый переплав сплава со скоростью расплавления по меньшей мере 10 фунтов/минуту (4,54 кг/минуту);
перенос сплава в нагревательную печь в течение 4 ч от времени полного затвердевания после электрошлакового переплава;
выдержку сплава в нагревательной печи при первой температуре печи от 900 (482) до 1800°F (982°С) в течение по меньшей мере 10 ч;
повышение температуры печи не более чем на 100°F/час (55,6°С/час) до промежуточной температуры печи; и
дополнительное повышение температуры печи не более чем на 200°F/час (111°С/час) от промежуточной температуры печи до второй температуры печи, составляющей по меньшей мере 2125°F (1163°С), и выдержку при второй температуре в течение по меньшей мере 10 ч; и
вакуумно-дуговой переплав ВДП-электрода из сплава со скоростью расплавления от 9 до 10,25 фунтов/минуту (от 4,09 до 4,66 кг/минуту) с получением ВДП-слитка.
28. Способ по п.27, в котором ВДП-слиток имеет диаметр более 30 дюймов (762 мм).
29. Способ по п.27, в котором ВДП-слиток имеет диаметр по меньшей мере 36 дюймов (914 мм).
30. Способ по п.27, в котором масса ВДП-слитка составляет более 21500 фунтов (9772 кг).
31. Способ по п.27, в котором сплав на основе никеля содержит
от около 50,0 до около 55,0 мас.% никеля;
от около 17,0 до около 21,0 мас.% хрома;
от 0 до около 0,08 мас.% углерода;
от 0 до около 0,35 мас.% марганца;
от 0 до около 0,35 мас.% кремния;
от около 2,8 до около 3,3 мас.% молибдена;
по меньшей мере один элемент из ниобия и тантала, причем сумма ниобия и тантала составляет от около 4,75 до около 5,5 мас.%;
от около 0,65 до около 1,15 мас.% титана;
от около 0,20 до около 0,8 мас.% алюминия;
от 0 до около 0,006 мас.% бора; и
железо и случайные примеси.
32. Способ по п.27, в котором электрошлаковый переплав сплава обеспечивает ЭШП-слиток, имеющий диаметр, который больше требуемого диаметра ВДП-электрода, при этом способ дополнительно включает в себя охлаждение сплава от второй температуры до подходящей температуры механической обработки и затем механическую обработку сплава с получением ВДП-электрода с требуемым диаметром.
33. Способ по п.27, в котором электрошлаковый переплав сплава обеспечивает ЭШП-слиток, имеющий диаметр, который больше требуемого диаметра ВДП-электрода, при этом способ дополнительно включает в себя
охлаждение сплава от второй температуры примерно до комнатной температуры таким методом, который ингибирует термические напряжения в сплаве;
нагревание сплава до подходящей температуры механической обработки таким методом, который ингибирует термические напряжения в сплаве;
механическую обработку сплава с получением ВДП-электрода с требуемым диаметром.
34. ВДП-слиток из сплава на основе никеля, полученный способом по любому из пп.1 и 27.
35. ВДП-слиток из сплава на основе никеля, содержащий
от около 50,0 до около 55,0 мас.% никеля;
от около 17,0 до около 21,0 мас.% хрома;
от 0 до около 0,08 мас.% углерода;
от 0 до около 0,35 мас.% марганца;
от 0 до около 0,35 мас.% кремния;
от около 2,8 до около 3,3 мас.% молибдена;
по меньшей мере один элемент из ниобия и тантала, причем сумма ниобия и тантала составляет от около 4,75 до около 5,5 мас.%;
от около 0,65 до около 1,15 мас.% титана;
от около 0,20 до около 0,8 мас.% алюминия;
от 0 до около 0,006 мас.% бора; и
железо и случайные примеси,
при этом слиток имеет диаметр более 30 дюймов.
36. ВДП-слиток по п.35, имеющий диаметр более 36 дюймов.
37. ВДП-слиток по п.35, имеющий массу более 21500 фунтов (9772 кг).
38. ВДП-слиток по п.36, в котором сплав на основе никеля представляет собой сплав 718.
39. Слиток из сплава на основе никеля, содержащий
от около 50,0 до около 55,0 мас.% никеля;
от около 17,0 до около 21,0 мас.% хрома;
от 0 до около 0,08 мас.% углерода;
от 0 до около 0,35 мас.% марганца;
от 0 до около 0,35 мас.% кремния;
от около 2,8 до около 3,3 мас.% молибдена;
по меньшей мере один элемент из ниобия и тантала, причем сумма ниобия и тантала составляет от около 4,75 до около 5,5 мас.%;
от около 0,65 до около 1,15 мас.% титана;
от около 0,20 до около 0,8 мас.% алюминия;
от 0 до около 0,006 мас.% бора; и
железо и случайные примеси,
при этом слиток имеет диаметр более 30 дюймов и по существу не имеет отрицательной ликвации, а также не содержит черных точек и по существу не имеет других типов положительной ликвации.
40. Слиток по п.39, имеющий диаметр по меньшей мере 36 дюймов.
41. Слиток по п.39, имеющий массу более 21500 фунтов (9772 кг).
42. Слиток по п.39, в котором сплав на основе никеля представляет собой сплав 718.
43. Производственное изделие, изготовленное из слитка по п.39.
44. Производственное изделие по п.43, представляющее собой вращающуюся деталь для одной из авиационной турбины и наземной турбины.
45. Способ обеспечения производственного изделия, включающий в себя
обеспечение слитка по любому из пп.35 и 39;
изготовление из слитка производственного изделия.
46. Способ по п.45, в котором производственное изделие представляет собой вращающуюся деталь для одной из авиационной турбины и наземной турбины.
