Выплавка и обработка жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов

Эксплуатационные свойства жаропрочных сплавов во многом зависят от технологии их производства: чистоты применяемых шихтовых материалов, методов выплавки, условий разливки и кристаллизации, технологии горячей обработки давлением, условий механической обработки и последующей термической и химикотермической обработки.

Следует еще раз подчеркнуть, что несоблюдение хотя бы одного из элементов технологии обработки деталей из жаропрочных сплавов может резко и отрицательно сказаться на эксплуатационной надежности деталей.

Стали и сплавы выплавляют различными методами: в электро-дуговых печах емкостью до 5 т и в отдельных случаях до 20 т, в вакуумных и открытых индукционных печах емкостью 0, 5— 40 т, в вакуумных электродуговых печах с расходуемым элек­тродом, в электродуговых печах с расходуемым электродом под слоем специального шлака (электрошлаковый переплав) и в особых случаях, когда требуется очень высокая чистота, — методами электронно-лучевой и плазменной плавки.

Металл для литых деталей из жаропрочных сплавов изготовляют теми же методами, но в печах меньшего размера с разливкой на воздухе, в вакууме или аргоне в песчаные или керамические формы (точное литье или литье по выплавляемым моделям).

Способы выплавки наряду с чистотой шихтовых материалов (отсутствие вредных примесей: свинца, олова, сурьмы, висмута, серы и др.) оказывают большое влияние на уровень жаропрочных свойств сплавов, а также и на стабильность этих свойств.

Поглощение при выплавке кислорода, азота и водорода — одна из причин пониженной жаропрочности сплавов и их плохой технологичности. Кислород, взаимодействуя с расплавленным металлом, образует трудно растворимые тугоплавкие окислы хрома, алюминия и титана. Эти окислы при застывании обволакивают кристаллы металла и служат причиной образования плен.

Азот в сложнолегированных труднодеформируемых жаропрочных сплавах вреден тем, что, взаимодействуя с хромом, титаном и алюминием, образует тугоплавкие нитриды или карбонитриды, часто в виде ликвационных скоплений. Эти скопления ухудшают пластичность сплава при горячей обработке давлением и, следовательно, его технологичность.

Для повышения чистоты металла открытой плавки производят вакуумирование металла в ковше с последующей разливкой его в среде чистого аргона.

Следует отметить, что выплавка жаропрочных сплавов в вакууме способствует также понижению содержания вредных для жаропрочных свойств примесей серы, свинца, олова, сурьмы и висмута. В сплавах на никелевой основе, выплавляемых в вакууме, снижают содержание кремния и марганца, которые крайне нежелательны, так как отрицательно влияют на жаропрочность.