Способ получения высокопрочной аморфной ленты из сплавов на основе железа

Способ получения высокопрочной аморфной ленты из сплавов на основе железа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и служит для получения быстрозакаленных конструкционных сплавов на основе железа, к которым предъявляются требования высокой прочности при сохранении ненулевой пластичности. Для достижения высокой прочности ленты, получаемой методом спиннингования расплава на диск - холодильник, в ней создают двухфазную аморфно-кристаллическую структуру, обладающую лучшими механическими свойствами, чем чисто аморфная матрица. Для реализации такой структуры перед спиннингованием исходные заготовки легируют небольшим количеством углерода и тугоплавких элементов типа ИЛИ г в пропорции, необходимой для образования карбидов. Эти карбиды не растворяются в расплаве при сяиннинговании и равномерно распределяются в готовой ленте. 1 табл.

(19) RU (11) (51) 5 H 01 F 1 153

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

М

CO ф

Ul 4

Комитет Российской Федерации по натентам и товарнт 1м знакам (21) 4947359/02 (22) 29.05.91 (46) 15.10.93 Бютт Мя 37 — 38 (71) Центральный научно-исследовательский институт черных металлов им.И.П.Бардина (72) Глезер АМ; Чичерин Ю.Е; Овчаров В.П.; Кулагин

Б.Н.; Шварц В.И„Шалин С.В. (73) Глезер Александр Маркович; Чичерин. Юрий

Ear åíüåâè÷ (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ

АМОРФНΠ— КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ ИЗ

СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к металлургии и служит дпя получения быстрозакапенных конструкционных сплавов на основе железа, к которым предъявляются требования высокой прочности при сохранении ненулевой пластичности. Для достижения высокой прочности ленты, получаемой методом спиннинго— вания расплава на диск — холодильник в ней создают двухфазную аморфно-кристаллическую структуру, обладающую лучшими механическими свойствами, чем чисто аморфная матрица. Дпя реализации такой структуры пЕред спиннингованием исходные заготовки легируют небольшим копичеством углерода и тугоплавких элементов типа

ИЛИ г в пропорции, необходимой дпя образования карбидов. Эти карбиды не растворяются в расплаве при спиннинговании и равномерно распределяются в готовой ленте. 1 табл.

2001457

Изобретение относится к металлургии и служит для получения быстроэакаленных конструкционных сплавов на основе железа, к которым предъявляются требования высокой прочности при ненулевой пластичности.

Известен способ получения быстрозакаленной ленты методом спиннингования, который предполагает закалку расплава на движущейся поверхности вращения, Шихтой для получения быстрозакален ной ленты служит стержень, помещенный в кварцевую трубку с соплом на торце. Этот стержень расплавляется индукционным нагревателем и расплавленный металл под давлением инертного газа выдавливаегся через сопло на быстро вращающуюся поверхность медного диска-холодильника. Полученная лента удаляется с диска-холодильника при помощи специальной щетки.

Известен способ критической скорости закалки, при котором присутствие в аморфной матрице мелких кристаллических частиц (боридов, карбидов и т.д.) приводит к заметному улучшению механических свойств ленты, и, в частности, к резкому увеличению микротвердости при ненулевой пластичности, Такой высокий уровень механических свойств является необходимым для высокопрочных конструкционных быстрозакаленных сплавов. Существенным недостатком этого способа является сильная зависимость уровня механических свойств ленты от технологических параметров ее получения и, как следствие этого, плохая повторяемость высоких результатов механических испытаний, Наиболее близким к изобретению является способ получения ленты с аморфнокристаллической структурой и, соответственно, с очень высокими механическими свойствами, который состоит в следующем, При получении ленты аморфного сплава методом спиннингования в зоне контакта расплава с вращающимся диском-холодильником устанавливается форсунка, которая вдувает в "лужу" расплава на диске дисперсные (2 — 3 мкм) частицы тугоплавкого карбида. В результате такой операции формируется лента, содержащая частицы карбида, достаточно однородно распределенные в аморфной матрице. Технология получения подобного аморфно-кристаллического компоэита позволяет не только варьировать тип карбида, но и его объемную долю в структуре сплава. Наличие карбидной фазы приводит к существенному возрастанию модуля Юнга аморфного сплава, причем эависимост этой величины от объемной доли карбидной фазы носит ли10

55 ства ленты на всей ее длине.

Целью изобретения является повышение прочности ленты за счет достижения наибольшей однородности распределения тугоплавких включений в аморфной матрице, гарантирующей высокие механические свойства ленты на всей ее длине, Предлагаемый способ получения высокоп рочной аморфно-кристаллической ленты иэ быстроэакаленных сплавов на основе железа состоит в следующем, Для достижения высокой прочности в ленте, получаемой методом спиннингования расплава на диск-холодильник, в ней необходимо создать двухфазную аморфно-кристаллическую структуру, обладающую лучшими механическими свойствами, чем чисто аморфная матрица. Для реализации такой структуры перед спиннингованием исходные заготовки легируют небольшим количеством углерода и тугоплавких элементов типа W или Zr в пропорции, необходимой для образования карбидов. Эти карбиды не растворяются в расплаве при спиннинговании и равномерно распределяются в готовой ленте. Получаемая в результате такого микролегирования лента имеет двухфазную аморфно-кристаллическую структуру и обладает более высокой однородностью распределения тугоплавких включений и лучшими механическими свойствами, чем лента, полученная по описанной в прототипе технологии и ее чисто аморфный аналог.

Пример. Одновременное введение в заготовки сплава FetpCr>sB ls оптимального (qo 2 ат, ) эквиатомного количества W и С приводит к образованию в аморфной матрице карбидных частиц WC, существенно повышающих модуль Юнга и предел нейный характер. Предел текучести сплава также возрастает по мере роста объемной доли частиц карбидной фазы в соответствии с правилом аддитивного сложения модулей

Юнга структурных составляющих, Таким сбразом. аморфно-кристаллический композит

- может при оптимальном сочетании объемной доли, структуры и морфологии его составляющих обладать более высокими механическими свойствами по сравнению с кристаллическими и даже аморфными материалами.

Недостатком описанного выше способа получения аморфно-кристаллической структуры является тот факт, что описанная выше технология не позволяет добиться полностью однородного распределения в аморфной матрице кристаллических областей, повышающих механические свойства всего композита в целом, в результате чего нельзя гарантировать высокие механические свой200 1457 (56) Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния, M. Металлургия, 1982, с.5-14.

Механические свойства сплавов 15ХУВР и ГетоСг15В15. где 0e — ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСти, HV — микротвердость, Š— модуль Юнга, е — степень пластической деформации при испытании на изгиб. Т, — температурный порог охрупчивания при отжиге в течение 1 часа.

Составитель А. Глезер

Техред М Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Заказ 3129

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101 прочности сплава без снижения его пластичности и термической стабильности. В таблице приведены механические свойства сплава 15ХУВР, полученного по предлагаемой технологии, а также механические свойства сплава FersBis, полученного по обычной технологии методом спиннингования расплава, Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АМОРФНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, включающий получение заготовки, расплавление сплава, легирование элементами, образующими тугоплав кие соединения, спиннингование, отличающийся тем, что, с целью повышения прочГлезер А.М., Молотилов Б,В., Овчаров

В.П., Утевская О.Л ., Чичерин Ю.Е, Структура и механические свойства сплавов Fr-Сг-В при переходе из аморфного состояния в

5 кристаллическое. ФММ, 1987. т,64, вып. 6, с.1106 — 1109, Ziellnskl P.G., Ast D.Ñ. Yield and

deformation of metallic glasses strengthened

10 by post-extrusion addition of second phase

particles//J.Acta Met., 1984. ч.32, N 3, р.397-405. ности ленты за счет достижения однородности распределения кристаллических областей в аморфной матрице. легирование осуществляют в процессе получения заготовки, 20

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что легирование ведут элементами, образующими тугоплавкие карбиды,