Аннотация
Актуальность работы: в статье описаны особенности теплового расширения инварных сплавов системы Fe-Ni-С, дополнительно легированных ванадием и молибденом. Введение углерода и легирование сильными карбидообразующими элементами позволяет повысить прочностные свойства по сравнению с инварами традиционного состава за счет карбидного упрочнения. При этом температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) сохранят низкие значения, что существенно расширяет области применения таких высокопрочных сплавов для тяжелонагруженных изделий в прецизионном приборостроении. Цель работы: изучение влияния термической обработки на значения ТКЛР в сплавах инварного класса системы Fe-Ni-C-V (32НФ) и Fe-Ni-C-V-Mo (34НФМ). Используемые методы: осуществлялось физическое моделирование процессов термической обработки, дилатометрические измерения и определение ТКЛР, которые выполнялись на образцах диаметром 10 мм и длиной 80 мм с помощью модуля Pocket Jaw исследовательского комплекса Gleeble 3500. Упрочняющая термическая обработка заключалась в закалке от температур 1200 и 1250°С в воде для насыщения твердого раствора углеродом и карбидообразующими элементами и нагреве закаленных образцов до температуры 700°С для распада пересыщенного твердого раствора. Новизна: выявлены закономерности изменения ТКЛР инварных сплавов системы Fe-Ni-C-V и Fe-Ni-C-V-Mo при упрочняющем термическом воздействии. Результаты: определены значения ТКЛР при различных режимах термического воздействия и установлено, что наименьшие значения коэффициента расширения для исследуемых сплавов (для сплава 32НФ α30–150 = 1,26•10–6К–1, для сплава 34НФМ α30–150 = 2,14•10–6К–1) были получены после закалки от 1250°С в воду с последующим нагревом до 700°С и выдержке при этой температуре в течение 1 ч. Практическая значимость: показано, что при упрочняющей термической обработке обеспечивается получение низких значений ТКЛР (от 0,5•10–6 до 3,0•10–6 К–1), соответствующих техническим условиям, предъявляемым к промышленным высокопрочным инварным сплавам.
Ключевые слова
Высокопрочные инвары, термическая обработка, дилатометрия, температурный коэффициент линейного расширения.
1. Прецизионные сплавы: справочник / под ред. Б.В. Молотилова. М.: Металлургия, 1983. 438 с.
2. Zhang Jian-fu, Tu Yi-fan, Xu Jin [etc.]. Effect of Solid Solution Treatment on Microstructure of Fe-Ni Based High Strength Low Thermal Expansion Alloy // Journal of Iron and Steel Research, International. 2008, vol. 15, no. 1. pp. 75–78.
3. Wang Chao, Yuan Shou Qian, Yao Cheng Gong [etc.]. Study of the Effect of W and Mo Binary Alloying on Fe-Ni36 Invar Alloy Properties // Advanced Materials Research. 2013, vol. 690–693, pp. 290–293.
4. Шамилов Т.Г. Разработка новых типов высокопрочных инварных сплавов системы Fe-Ni-C: автореф. дис. … канд. техн. наук: 01.04.07 / Т. Г. Шамилов. М., 1992. 25 с.
5. A.A. Braid, J.R. Teodosio, H.F.G. Abreu [etc.]. Studies on magnetically aged Fe-Mo-Ni-C alloys with different carbon additions // Journal of Magnetism and Magnetic Materials pp. 226–230 (2001) 1397–1399.
6. C.C. Zhao, S.Y.Yang, Y.Lua [etc.]. Experimental investigation and thermodynamic calculation of the phase equilibria in the Fe–Ni–V system // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry 46 (2014) pp. 80–86.
7. Исследование режимов термической обработки при производстве высокопрочных инварных сплавов нового поколения / Чукин М.В., Копцева Н.В., Голубчик Э.М., Медведева Е.М., Чукин Д.М // Металлург. 2014. № 4. С. 97–102.
8. Koptseva N.V. Formation of the Physicomechanical Properties in High Strength Invar Alloys / Koptseva N.V., Golubchik E.M., Efimovaa Yu.Yu., Medvedeva E.M., Rodinov Yu.L., Korms I.A. // Steel in Translation, 2014, vol. 44, no. 4, pp. 317–319.
9. Влияние термической обработки на структуру и тепловые свойства высокопрочных инварных сплавов системы Fe-Ni-C с дополнительным легированием молибденом и ванадием / Чукин М.В., Копцева Н.В., Голубчик Э.М., Ефимова Ю.Ю., Чукин Д.М., Dabala M. // Производство проката. 2015. №7. С. 28–34.
10. ГОСТ 14080-78. Прутки и листы из прецизионных сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения. Технические условия. URL: http://gostexpert.ru/data/files/14080-78