ВПЛИВ МОДИФІКУВАННЯ ІТРІЄМ НА СТРУКТУРУ ІВЛАСТИВОСТІ ВИЛИВКІВ, ОТРИМАНИХ З ВОРОТТЯ СПЛАВУ ЖС6У-ВІ

Анотація

Мета дослідження. Вивчити вплив модифікування присадками нікель-ітрієвої лігатури на структуру і фізико-механічні властивості сплаву ЖС6У-ВІ, виплавленого із застосуванням в шихті власного технологічного вороття.

Методи дослідження. На установці УППФ-3М з основним тиглем проводили дослідні плавки кондиційного технологічного вороття сплаву ЖС6У-ВІ із застосуванням високотемпературної обробки розплаву.

З отриманих зливків, порізаних на мірні шихтові заготовки та очищених в дробометному барабані, методом рівноосної кристалізації в керамічних формах відливались дослідні зразки для механічних випробувань та визначення тривалої міцності.

При заливанні однієї керамічної форми, розплав металу при температурі 1540 °С, піддавався модифікуванню нікель-ітрієвою лігатурою марки ІтН1 (розмір зерна 2…5 мм) у кількості 0,136% від маси шихти в тиглі з витримкою 1 хв. 15 с … 1 хв. Другий блок заливався без модифікування.

Охолодження залитих блоків проводилося на плавильній ділянці за нормальної температури навколишнього середовища.

Зразки проходили термообробку згідно з ОСТ 1 90126-85: нагрів до температури 1210 ± 10 °С, витримка протягом 4 годин, охолодження на повітрі.

Розрахунково-аналітичним методом оцінювали збалансованість хімічного складу дослідних сплавів.

Визначали хімічний склад сплаву дослідних варіантів. Досліджували мікроструктуру, механічні властивості при кімнатній температурі. Випробування на тривалу міцність проводили при 975 °С під навантаженням 230 МПа.

Отримані результати. Проведено дослідні плавки шихти, що складалась виключно з власного технологічного вороття сплаву ЖС6У-ВІ із застосуванням високотемпературної обробки розплаву та модифікування нікель-ітрієвої лігатурою.

Вивчено хімічний склад, мікроструктура дослідного сплаву, його механічні властивості при кімнатній температурі, та показники жароміцності.

Запропоновано методику визначення ступеня збалансованості хімічного складу сучасних жароміцних сплавів за сумарним вмістом груп легувальних елементів.

Наукова новизна. Розрахунки, проведені згідно із запропонованою методикою визначення ступеня збалансованості хімічного складу сплаву показують, що для дослідних варіантів по межах зерен можуть утворюватися виділення фаз. Дослідженнями мікроструктури підтверджено виділення евтектичної фази γ-γ' у вигляді «білої» облямівки по потовщених межах зерен в металі зразка сплаву ЖС6У-ВІ.

Згідно з розрахунками збалансованості системи легування металу дослідних плавок може спостерігатися не тільки потовщення меж зерен та виділення евтектичної фази γ-γ', а й зниження механічних властивостей та тривалої міцності.

Застосування модифікування нікель-ітрієвої лігатурою у кількості 0,136 % у процесі переплаву із застосуванням високотемпературної обробки розплаву вороття сплаву ЖС6У-ВІ дозволяє забезпечити формування меж зерен без видимих виділень (забруднень).

Встановлено, що у металі дослідної плавки із застосуванням модифікування нікель-ітрієвої лігатурою карбіди мають глобулярну та пластинчасту морфологію. Виділення евтектичної фази γ-γ' відсутнє.

Механічні властивості і тривала міцність металу дослідних плавок із застосуванням високотемпературної обробки розплаву кондиційного вороття сплаву ЖС6У як із модифікуванням, так і без модифікування нікель-ітрієвою лігатурою відповідають вимогам ОСТ 1 90126-85, але при цьому нижче властивостей сплаву, відлитого із освіженням шихти.

Практична цінність. Запропоновано розрахунково-аналітичний спосіб визначення ступеня збалансованості хімічного складу сучасних жароміцних сплавів за сумарним вмістом певних груп легувальних елементів.

Встановлено, що модифікування присадками нікель-ітрієвої лігатури суттєво покращує мікроструктуру виливків, отриманих з технологічного вороття сплаву ЖС6У-ВІ, та створює умови для загального покращення якості матеріалу відповідальних виливків.

Проведені дослідження показують, що використання 0,136% нікель-ітрієвої лігатури дозволяє очистити межі зерен, змінити морфологію неметалевих включень та протидіяти виділенню евтектичних включень у жароміцних нікелевих сплавах.