Сплав на основе железа

Сплав на основе железа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ие тентно-техттттц -;.,е

6нблиотекиф ;-„А

Союз Соеетскмн

Соцналистическмн

Республик

ОП И ИЕ (и 737492

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено30.08.77(21) 2521351/22 2

С 22 С 38/14 э с присоединением заявки М

Гесударстеенный комитет

CCCP (23) ПриорнтетII0 делам изобретений и открытий (53) УДК6 15.0 18.2. (088.8) Опубликовано 30,05.80. Бюллетень %20

Дата опубликования описания 04,06,80 (72) Авторы изобретения

Л» Н. Федотов, И. И. Киршенина и Л. И. Белова

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им И, П» Бардина(71) Заявитель (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию сплавов на основе железа, предназначенных для изготовления датчиков всестороннего давления.

К материалам для датчиков всесторон5 него давления предъявляются следующие требования: высокая величина относительного изменения регистрируемого физического свойства при изменении давления, !

О линейный и обратимый характер изменения физического свойства при изменении давления, высокие механические свойства,адля материалов, работающих в агрессивных средах - также коррозионная стойкость.

i5

В настоящее время в качестве датчиков всестороннего давления обычно используются проволочные резистивные датчики. Их действие основано на том, что при изменении давления среды изменяется их электросопротивление. Эти датчики обычно изготовляются из манганина.

Недостатками резистивных датчиков являются необходимость изготовления

2 тонкой проволоки посредством сложной и трудоемкой технологии, е также сложность и длительность процесса измерения электросопротиьпения таких датчиков потенциометрическим методом. .действие индуктивных датчиков давле ния основано на изменении величины индуктивности катушки с сердечником пропорционально магнитной проницаемости материала сердечника при изменении величины всестороннего давления. Использование индуктивных датчиков более предпочтительно по сравнению с резистивными, так как при этом упрощается технологический процесс изготовления и испытания датчиков; отпадает необходимость изготовления иэ сплава тонкой проволоки, измерение индуктивности образца на переменном токе выполняетоя гораздо проще, быстрее и для него требуется более дешевая и доступная аппаратура.

Известен сплав на основе железа следующего, химического состава, вес.%.

3 7

Никель 30-50

Титан О,O 5 один или более элементов, выбранные из группы, содержащей, вес.%:

Цирконий 0,03-0,3

Ванадий 0.05-0,5

Бор 0,00 1-0, 1

Железо Остальное (1).

Сплав обладает следующими свойства ми:

Предел прочности при

20 С, кгсlмм 42,2-57, Огносительное удлинение при 2(f С,% 27,5-31 2

Предел п1»очности при 600 ., кгс/мм 25, 1-27,9

Относительное удлинение при 600оС,% 42,4-51 2.

Недостатками известного сплава явпяются низкие значения предела прочности и относительного удлинения при комнатной температуре.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав на основе железа следующего химического состава, вес. %:

Никель 34-36

Марганец 0,02-1

Кобальт 0,0 1-3

Гадолиний OF 1-0,4

Железо Остеньнее P).

Недостатком данного сплава являются невысокие прочность, пластичность, невысокая чувствительность сплава к относительному изменению магнитной проницаемости при изменении всесторойнего давления. Данный сплав не обеспечивает линейной и обратимой зависимости магнитной проницаемости от давления.

Он имеет следующие физические характеристики:

Удельное электросопротивление при комнатной температуре 70-80 мком см

Предел прочности, кгс/мм 42-50

Относительное изменение электросопротивления под действием всестороннего давления, 10 бар " 5,2-7,6 .Огносительное изменение магнитной проницаемости с изменением давления, 1О бар 2,9-3, 1.

Низкое значение величины относительно гоизменениямагнитнойпроницаемости при

37492 4 изменении давления препятствует использованию этого сплава в индуктивных датчиках всестороннего давления.

Целью изобретения является повьш ние электросопротивления, прочности и чувствительности сплава к относительному изменению магнитной проницаемости при изменении всестороннего давления, обеспечение линейной и обратимой зави10 симости магнитной проницаемости от давления.

Цель достигается тем, что сплав на основе железа, содержащий никель и марганец, дополнительно содержит кремний

15 и цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Никель 33,0-3 6,0

Марганец О, 1-0,2

Кремний О, 1-0,2

20 Цирконий 3,0-6,0

Железо Остальное °

При этом изобретение основано на образовании в сплаве обогащенной цирконием фазы с более низкой температурой

Кюри(80 С, что достигается соотношеО ннем <" " > = 95,5;(3-61.

Три состава предлагаемого сплава были выплавлены в вакуумной индукционной печи. Полученные слитки были прокованы до диаметра 8 мм при 11501180 С, протравпены и протянуты до о диаметра 3 мм с промежуточным отжигом в среде водорода в колпаковой печи при 950 С в течение трех, часов. Образцы сплавов перед измерением их свойств проходили термообработку по режиму:

1100оС, 4 ч в вакууме, охлаждение 100 /ч до 400 С.

Образцы сплавов в виде прутков были испьгганы по стандартным (измерение электросопротивления и механических свойств) и нестандартным (измерение зависимости магнитной проницаемости от гидростатического давления) методикам. Физико-механические свойства испытанных образцов приведены в табл. 1.

Как видно из примеров составов табл.1, соотношение количеств железа (63,857,6%) и никеля (33-36%) в предложенном сплаве соответствует области составов, где изменение магнитных свойств при изменении давления максимально. Это связано с наличием в ука55 занных сплавах антиферромагнитных взаимодействий (наряду с ферромагнитными) ° в силу чего действие всестороннего давления приводит не только к изменению величины магнитных моментов атоI мов, как в простых ферромагнетиках„где оно невелико, но и к изменению ориентации магнитных моментов, Количество циркония в предлагаемом сплаве составляет 3-6%, так как при меньшем его количестве сплав имеет низкую величину и нелинейный характер относительного изменения магнитной проницаемости при изменении давления. При большем, чем 6% количестве циркония, ухудшаются пластические свойства сплава, и он разрушается. при горячей деформации.

В присутствии 3-6 пиркония в этом хелезоникелевом сплаве выделяется новая фаза, содержашая весь цирконий, находяшийся в сплаве. Эта фаза обогащена никелем и обеднена жепезом и имеет

О более низкую температуру Кюри (80 С) ° П

Сплав с такой двухфазной структурой обладает повышенной чувствительностью к изменению всестороннего давления

Величина относительного изменения

25 магнитной проницаемости при изменении всестороннего давления составляет 750910. 10 бар

92 6

Характер изменения магнитной проницаемости от давления представлен в табл. 2.

Марганец и кремний раскисляют жидкий металл при выплавке и стабилизируют аустенитную - фазу. Количество углерода в сплаве не превышает 0,008% так как в противном случае весь циркоmR идет на образование карбидов, а фаза с цирконием, обуславливаюшая мат нитные свойства в предлагаемом сплаве, не образуется

Присущие предлагаемому сплаву высокая величина относитапьного изменения магнитной проницаемости при изменении всестороннего давления, линейный и обратимый характер этого изменения в области 5-8 кбар (< 0,5%), высокие прочностные свойства обеспечивают возможность использования сплава в качестве материала для индуктивных датчиков давления.

В современном приборостроении рабочая область для датчиков всестороннего давления не превышает потока 2 к бар (2000 ат) ° так что использование предлагаемого сплава создает широкую перспективу развития этой области приборостроения.

737492

Табл ица 2

5 06

5,25

115

4,62

1 1,44 4,91

11,38

11,32

4,18

3,71

4,66

4,25

1 1в26 . Зэ8 9

Зэ2

1 1,20

3,46

2,76

11,26 3,87

1131 425

3,21

3,68

4,63

4,17

11,37

11а44 . 4е92 " " 4э62

11,5

5,04

5,27

Никель

Марганец

Кремний цирконий

Железо

33,0-36,0

О, 1-0,2

0,1-0,2

3,0-6,0

Остальное.

Составитель Г. Дудик

Редактор Д. Павлова Техред Я, Бирчак Корректор М. Шароши

Заказ 2610/10 Тираж 694 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Mocha, ж-35, Раушская На6. д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул Проектная, 4

Формула изобретения

Сплав на основе жанеза, содержапай никель и марганец, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения електропроводности, прочности и чувствительнос ти сплава к относительному изменению магнитной проницаемости при изменении всестороннего давления, обеспечения линейной и обратимой зависимости магнит ной проницаемости от давления, он дополнительно содержит кремний и цирконий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 467139, кл, С 22 С 38/12,1973.

2, Авторское свидетельство СССР № 406944, кл, С 22 С 38/14, 1972.