Сплавы с заданными свойствами упругости, помимо низких значений ТКМУ, должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и релаксационной стойкостью в условиях статического и циклического нагружения.Уровень ТКМУ чистого железоникелевого сплава даже при небольших колебаниях концентрации никеля, неизбежных в сталеплавильном производстве, становится нестабильным и претерпевает значительные изменения.
Легирование хромом повышает стабильность сплава. Элинвар, содержащий 36% Ni и 12% Сг, характеризуется такими же значениями ТКМУ, как и чистый Fe-Ni сплав, но менее зависящими от возможных отклонений в концентрации никеля. Однако он имеет более низкие механические свойства, которые нельзя улучшить термической обработкой из-за стабильности аусте- нитной структуры. Кроме того, температура Кюри этого сплава составляет около 100 °С, что ограничивает температурный интервал его применения.
Для повышения температуры Кюри в элинварах увеличивают концентрацию никеля, а для улучшения механических свойств элинвары дополнительно легируют титаном, алюминием или бериллием и подвергают двойной закалке 900-950 °С в воду и старению при 600-700 °С в течение 4 ч (табл. 1.2.2).
|
|
Таблица 1.2.2
Состав и свойства элинварных сплавов (ГОСТ 10994-74)
Марка сплава | Массовая доля элемен- тов,%, остальное - железо | Механические свойства после термообработки | а, 10-6К-1 | Температура эксплуатации, С | |||||
Ni | Сг | Ti | Al | СГ 0,005, МПа | S,% | Е, ГПа | |||
42НХТЮ | 41,5 43,5 | 5,3 5,9 | 2,4 3,0 | 0,5 1,0 | 590 690 | 10-15 | 177 186 | 9,5 | От -269 до +100 |
44НХТЮ | 43,5 45,5 | 5,0 5,6 | 2,2 2,7 | 0,4 0,8 | 590 640 | 10-15 | 177 181 | 8,0 | От -269 до +200 |
30Н25КТЮ* | 29,5 30,5 | — | 2,7 3,0 | 0,5 1,0 | — | — | — | — | От -269 до +400 |
* Данный сплав содержит 25,5-26,5 % Со |
После первой закалки элинварные сплавы высокопластичны. Относительное удлинение сплава 42НХТЮ составляет не менее 30%, сплава
44НХТЮ — не менее 20%. В этом состоянии они могут подвергаться штамповке и механической обработке.
В табл. 1.2.2 указаны состав и свойства элинварных сплавов.
При повторной закалке избыточные фазы растворяются в аустените, а при старении из твердого раствора происходит выделение упрочняющих дисперсных фаз (FeNi)3(TiAl), Ni3Ti. К наибольшему упрочнению приводит сочетание низкотемпературной термомеханической обработки с последующим старением.
Элинварные дисперсионно-твердеющие сплавы типа 42НХТЮ, 44НХТЮ применяют для изготовления упругих чувствительных элементов прецизионных приборов: расходомеров, регуляторов скорости и датчиков линейных ускорений, динамометров электронных весов, волосковых спиралей часовых механизмов.
|
|
Сплав ЗОН25КТЮ относится к элинварам с наиболее высокой точкой Кюри (470 °С). Благодаря этому он сохраняет температурную стабильность упругих свойств и релаксационной стойкости вплоть до 400 °С. Сплав рекомендуется применять после низкотемпературной термомеханической обработки с последующей закалкой и старением. Учитывая большое влияние предшествующей обработки на свойства стали, конкретный режим деформации и термической обработки подбирается для каждой партии сплава в зависимости от заданных механических свойств. Высокий запас пластичности в горячем и холодном состоянии позволяет изготавливать изделия сложной формы.