Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ
Исследованы структура и физико-механические свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ. Проведена сравнительная оценка свойств сплавов, полученных из возвратных отходов, и стандартных сплавов, выплавленных из чистых шихтовых...
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160347 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ / В.В. Клочихин, Н.И. Гречанюк, Ю.А. Смашнюк, И.Н. Гречанюк, В.В. Наумик // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 17-27. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160347 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Клочихин, В.В. Гречанюк, Н.И. Смашнюк, Ю.А. Гречанюк, И.Н. Наумик, В.В. 2019-11-02T15:42:45Z 2019-11-02T15:42:45Z 2017 Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ / В.В. Клочихин, Н.И. Гречанюк, Ю.А. Смашнюк, И.Н. Гречанюк, В.В. Наумик // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 17-27. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0233-7681 DOI: doi.org/10.15407/sem2017.04.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160347 669.187.826 Исследованы структура и физико-механические свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ. Проведена сравнительная оценка свойств сплавов, полученных из возвратных отходов, и стандартных сплавов, выплавленных из чистых шихтовых материалов в вакуумной печи способом равноосной кристаллизации. Показано, что свойства сплавов, полученных по двум вышеуказанным способам, сравнимы и соответствуют требованиям ТУ. Досліджено структуру та фізико-механічні властивості злитків, отриманих електронно-променевим переплавом кондиційних зворотних відходів жароміцного сплаву ЖС26-ВИ. Проведена порівняльна оцінка властивостей сплавів, отриманих із зворотних відходів, і стандартних сплавів, виплавлених з чистих шихтових матеріалів у вакуумній печі способом рівноосної кристалізації. Показано, що властивості сплавів, отриманих за двома вищезазначеними способами, можна порівняти і вони відповідають вимогам ТУ. Structure and physical-mechanical properties of ingots, produced by electron beam remelting of conditioned return wastes of heat-resistant alloy ZhS26-VI were studied. The comparative evaluation of properties of alloys, produced of return wastes, and standard alloys, melted of pure charge materials in vacuum furnace by the method of equiaxial crystallization is given. It is shown that the properties of alloys, produced by two above-mentioned methods, are comparable and in appliance with the specification requirements, ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электронно-лучевые процессы Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ Структура і властивості злитків, отриманих електронно-променевим переплавом кондиційних зворотних відходів жароміцного сплаву ЖС26-ВИ Structure and properties of ingots, produced by electron beam remelting of conditioned return wastes of heat-resistant alloy ZhS26-VI Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ |
| spellingShingle |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ Клочихин, В.В. Гречанюк, Н.И. Смашнюк, Ю.А. Гречанюк, И.Н. Наумик, В.В. Электронно-лучевые процессы |
| title_short |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ |
| title_full |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ |
| title_fullStr |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ |
| title_full_unstemmed |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ |
| title_sort |
структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава жс26-ви |
| author |
Клочихин, В.В. Гречанюк, Н.И. Смашнюк, Ю.А. Гречанюк, И.Н. Наумик, В.В. |
| author_facet |
Клочихин, В.В. Гречанюк, Н.И. Смашнюк, Ю.А. Гречанюк, И.Н. Наумик, В.В. |
| topic |
Электронно-лучевые процессы |
| topic_facet |
Электронно-лучевые процессы |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Структура і властивості злитків, отриманих електронно-променевим переплавом кондиційних зворотних відходів жароміцного сплаву ЖС26-ВИ Structure and properties of ingots, produced by electron beam remelting of conditioned return wastes of heat-resistant alloy ZhS26-VI |
| description |
Исследованы структура и физико-механические свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ. Проведена сравнительная оценка свойств сплавов, полученных из возвратных отходов, и стандартных сплавов, выплавленных из чистых шихтовых материалов в вакуумной печи способом равноосной кристаллизации. Показано, что свойства сплавов, полученных по двум вышеуказанным способам, сравнимы и соответствуют требованиям ТУ.
Досліджено структуру та фізико-механічні властивості злитків, отриманих електронно-променевим переплавом кондиційних зворотних відходів жароміцного сплаву ЖС26-ВИ. Проведена порівняльна оцінка властивостей сплавів, отриманих із зворотних відходів, і стандартних сплавів, виплавлених з чистих шихтових матеріалів у вакуумній печі способом рівноосної кристалізації. Показано, що властивості сплавів, отриманих за двома вищезазначеними способами, можна порівняти і вони відповідають вимогам ТУ.
Structure and physical-mechanical properties of ingots, produced by electron beam remelting of conditioned return wastes of heat-resistant alloy ZhS26-VI were studied. The comparative evaluation of properties of alloys, produced of return wastes, and standard alloys, melted of pure charge materials in vacuum furnace by the method of equiaxial crystallization is given. It is shown that the properties of alloys, produced by two above-mentioned methods, are comparable and in appliance with the specification requirements,
|
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160347 |
| citation_txt |
Структура и свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ / В.В. Клочихин, Н.И. Гречанюк, Ю.А. Смашнюк, И.Н. Гречанюк, В.В. Наумик // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 4 (129). — С. 17-27. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kločihinvv strukturaisvoistvaslitkovpolučennyhélektronnolučevympereplavomkondicionnyhvozvratnyhothodovžaropročnogosplavažs26vi AT grečanûkni strukturaisvoistvaslitkovpolučennyhélektronnolučevympereplavomkondicionnyhvozvratnyhothodovžaropročnogosplavažs26vi AT smašnûkûa strukturaisvoistvaslitkovpolučennyhélektronnolučevympereplavomkondicionnyhvozvratnyhothodovžaropročnogosplavažs26vi AT grečanûkin strukturaisvoistvaslitkovpolučennyhélektronnolučevympereplavomkondicionnyhvozvratnyhothodovžaropročnogosplavažs26vi AT naumikvv strukturaisvoistvaslitkovpolučennyhélektronnolučevympereplavomkondicionnyhvozvratnyhothodovžaropročnogosplavažs26vi AT kločihinvv strukturaívlastivostízlitkívotrimanihelektronnopromenevimpereplavomkondicíinihzvorotnihvídhodívžaromícnogosplavužs26vi AT grečanûkni strukturaívlastivostízlitkívotrimanihelektronnopromenevimpereplavomkondicíinihzvorotnihvídhodívžaromícnogosplavužs26vi AT smašnûkûa strukturaívlastivostízlitkívotrimanihelektronnopromenevimpereplavomkondicíinihzvorotnihvídhodívžaromícnogosplavužs26vi AT grečanûkin strukturaívlastivostízlitkívotrimanihelektronnopromenevimpereplavomkondicíinihzvorotnihvídhodívžaromícnogosplavužs26vi AT naumikvv strukturaívlastivostízlitkívotrimanihelektronnopromenevimpereplavomkondicíinihzvorotnihvídhodívžaromícnogosplavužs26vi AT kločihinvv structureandpropertiesofingotsproducedbyelectronbeamremeltingofconditionedreturnwastesofheatresistantalloyzhs26vi AT grečanûkni structureandpropertiesofingotsproducedbyelectronbeamremeltingofconditionedreturnwastesofheatresistantalloyzhs26vi AT smašnûkûa structureandpropertiesofingotsproducedbyelectronbeamremeltingofconditionedreturnwastesofheatresistantalloyzhs26vi AT grečanûkin structureandpropertiesofingotsproducedbyelectronbeamremeltingofconditionedreturnwastesofheatresistantalloyzhs26vi AT naumikvv structureandpropertiesofingotsproducedbyelectronbeamremeltingofconditionedreturnwastesofheatresistantalloyzhs26vi |
| first_indexed |
2025-11-27T00:45:23Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:45:23Z |
| _version_ |
1850789268539047936 |
| fulltext |
17ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 669.187.826 https://doi.org/10.15407/sem2017.04.03
СТРуКТуРА И СВОЙСТВА СЛИТКОВ, ПОЛучЕННЫх
ЭЛЕКТРОННО–ЛучЕВЫМ ПЕРЕПЛАВОМ
КОНДИЦИОННЫх ВОЗВРАТНЫх ОТхОДОВ
ЖАРОПРОчНОГО СПЛАВА ЖС26-ВИ
В. В. Клочихин1, Н. И. Гречанюк2, Ю. А. Смашнюк3,
И. Н. Гречанюк3, В. В. Наумик4
1АО «Мотор Сич».
69068, г. Запорожье, просп. Машиностроителей, 15. E-mail: tb.ugmet@motorsich.com
2Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины.
03680, г. Киев-142, ул. Кржижановского, 3. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
3Научно-производственное предприятие «Элтехмаш».
21011, г. Винница, ул. Ватутина, 25. E-mail: vin25ebt@ukr.net
4Запорожский Национальный технический университет.
69063, г. Запорожье, ул. Жуковского, 64. E-mail: naumik@zntu.edu.ua
Исследованы структура и физико-механические свойства слитков, полученных электронно-лучевым переплавом
кондиционных возвратных отходов жаропрочного сплава ЖС26-ВИ. Проведена сравнительная оценка свойств спла-
вов, полученных из возвратных отходов, и стандартных сплавов, выплавленных из чистых шихтовых материалов в
вакуумной печи способом равноосной кристаллизации. Показано, что свойства сплавов, полученных по двум выше-
указанным способам, сравнимы и соответствуют требованиям ТУ. Библиогр. 3, табл. 8, ил. 11.
К л ю ч е в ы е с л о в а : электронно-лучевая плавка; жаропрочные сплавы; возвратные отходы; структура;
физико-механические свойства
Введение. Как известно, свойства металлических
сплавов главным образом определяются их химиче-
ским составом и содержанием в них газов и приме-
сей. Для рафинирования металлов и сплавов часто
применяют их переплав. Материалы высокой чи-
стоты получают путем переплава в вакууме с помо-
щью электронного пучка. В отличие от вакуумной
дуговой плавки при электронно-лучевом переплаве
легко устанавливать скорость плавки и подводимую
электрическую мощность независимо друг от дру-
га, тем самым варьируя температуру материала и
время его пребывания в расплавленном состоянии
[1]. Исходя из этого, электронно-лучевой переплав
является наиболее эффективным технологическим
процессом переплава сложных по своему составу
отходов сплавов с жесткими допусками по составу
легирующих компонентов. К ним относятся отходы
жаропрочных сплавов. В литейном производстве
они представляют собой технологически неизбеж-
ный остаток исходного сплава, не вошедший в массу
годных отливок. Высокая стоимость первичных жа-
ропрочных сплавов обусловила появление тенден-
ции использования при шихтовке плавок для литья
лопаток отходов литейного производства, что позво-
лило снизить себестоимость продукции [2].
Системные исследования по рафинирова-
нию отходов жаростойких сплавов ИС70-ВИ,
ИС88У-ВИ для литья лопаток стационарных ГТД
и ЖС3ДК-ВИ, ЖС26-ВИ для литья лопаток ави-
ационных ГТД с использованием совмещенного
индукционного и электронно-лучевого нагрева
выполнены в работах [2, 3].
Исходными материалами для плавок при совме-
щенных вакуумно-индукционной плавке (ВИП) и
электронно-лучевой плавке (ЭЛП) служили заготов-
ки после переплава кондиционных отходов жаро-
прочных сплавов массой до 9,5 кг способом ВИП.
Режимы плавок при совмещенном электрон-
но-лучевом нагреве следующие: температура рас-
плава в тигле при ВИП около 2023 К, выдержка —
21 мин, обработка электронным лучем жидкого
расплава в тигле — 5 мин.
Анализ полученных данных свидетельствует,
что составы всех полученных образцов сплавов
соответствуют установленным требованиям. Со-
вмещенная плавка обеспечивает рафинирование
сплавов от свинца, кислорода, азота. Наблюдается
также тенденция снижения фосфора. В то же вре-
мя в выплавленных по данной двухстадийной тех-
нологии заготовках диаметром 90 мм наблюдается
повышенное содержание газов в верхних частях,
© В. В. КЛОЧИХИН, Н. И. ГРЕЧАНЮК, Ю. А. СМАШНЮК, И. Н. ГРЕЧАНЮК, В. В. НАУМИК, 2017
18 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
что указывает на необходимость усовершенство-
вания процесса формирования заготовок.
Электронно-лучевой переплав с промежуточ-
ной емкостью с порционной подачей и выдерж-
кой жидкого металла в медном водоохлаждаемом
кристаллизаторе обеспечивает более эффективное
рафинирование от газов, легкоплавких металли-
ческих и неметаллических примесей [1], чем это
происходит в фиксированном объеме расплава
[2, 3]. Следует отметить, что с увеличением объе-
ма расплава степень его рафинирования при фик-
сированных выдержках уменьшается.
Данная работа посвящена оптимизации тех-
нологии переплава кондиционных отходов жаро-
прочного сплава ЖС26-ВИ с использованием тех-
нологической схемы с промежуточной емкостью.
Техника эксперимента и методики исследова-
ния. Переплав кондиционных отходов жаропроч-
ного сплава ЖС26-ВИ проводили на промыш-
ленной электронно-лучевой установке УЭ-174
конструкции ИЭС им. Е. О. Патона НАН Укра-
ины, модернизированной в НПП «Элтехмаш»,
г. Винница. Общий вид и технологическая схема
установки приведены на рис. 1. В состав установ-
ки (рис. 1, б) входят: рабочая камера 1, в верхней
части которой на медной водоохлаждаемой плите
размещены четыре плоско-лучевых электронных
нагревателя 3 мощностью по 100 кВт каждый с
отдельной откачкой катодно-анодного узла. К бо-
ковой стенке рабочей камеры 1 пристыкован ме-
ханизм подачи шихты под плавку (на рисунке не
показан). В рабочей камере размещены два мед-
ных водоохлаждаемых тигля: прямоугольной фор-
мы с внутренними размерами 320×170×50 мм, ко-
торый в технологическом процессе используется
как промежуточная емкость 6 и цилиндрический
диаметром 100 мм 7, служащий непосредственно
для формирования слитка. Внизу рабочей камеры
на одной оси с цилиндрическим кристаллизато-
ром пристыковано нижнюю камеру с механизмом
вытягивания слитка 9. Рабочая камера оснащена
двумя стробоскопическими системами для визу-
ального контроля за ходом переплава 4.
Вакуумная система установки обеспечивает раз-
дельную откачку с рабочей камеры и камеры пущек и
оснащена насосами: диффузионным паромасляным
насосом Н–400, двумя бустерными паромасляными
НВ5М–400, одним НВБМ–250 и форвакуумным
АВЗ–125. Средний уровень вакуума в зоне плав-
ки 1,3·10–2 Па, камере пушек 5...6∙10–3 Па. В состав
установки входят также другие узлы и механизмы,
обеспечивающие ее работоспособность.
Исходными материалами для переплава служи-
ли слитки кондиционных отходов сплава ЖС26–ВИ
после вакуумно-индукционного переплава диаме-
тром 90 мм и длиной до 500 мм. Общее количе-
ство поставленного сплава 280 кг.
Усредненный химический состав слитков по-
сле вакуумно-индукционного переплава следую-
щий, мас. %: 4,9 Cr; 8,9 Co; 0,92 Mo; 11,65 Wo;
5,9 Al; 0,93 Ti; 1,5 Nb; 0,98 V; 0,15 C; 0,06 Fe;
0,12 Si; 0,009 Mn; 0,007 S; 0,004 P; 0,018 B; 64,1 Ni;
O и N не определяли.
Входной контроль химического состава исход-
ных слитков проводили на мультиэлементном экс-
прессанализататоре состава сплавов «EXPERT–3L».
На первом этапе переплава необходимое коли-
чество слитков помещали в камеру бокового меха-
низма подачи шихтовых материалов и сплавляли в
Рис. 1. Общий вид (а) и схема установки УЭ-174 (б): 1 — рабочая камера; 2 — камера пушек; 3 — электронные пушки; 4 —
смотровая система; 5 — шихтовая заготовка; 6 — промежуточная емкость; 7 — медный водоохлаждаемый тигель (кристал-
лизатор); 8 — выплавленный слиток; 9 — поддон для формирования и вытягивания слитка; 10 — теплорассеивающий экран
19ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
промежуточную емкость. При проведении плавки
одновременно были задействованы три электрон-
но-лучевых нагревателя. Одним из них сплавляли
исходные слитки (ток луча 2,2...2,4 А), двумя дру-
гими с помощью разверток (ток луча 0,8...0,9 А)
поддерживали постоянным уровень жидкой ван-
ны в промежуточной емкости глубиной 3...5 мм.
Таким образом, при постоянной подаче слитков
в зону плавки одновременно происходили на-
полнение и плавная кристаллизация жидкого
металла в промежуточной емкости. Слябы раз-
мерами 320×170×50 мм формировали в течение
25...30 мин.
Рафинирование сплава происходило вследствие
фракционной дистилляции легкоплавких приме-
сей, обезгаживания и удаления неметаллических
включений. Полученные слябы извлекали из про-
межуточной емкости. На поверхности закристал-
лизованной ванны визуально наблюдали мелкие
шлаковые включения и пленки, образованные
вследствие всплытия оксидных включений при за-
твердевании сплава. Толщина пленок не превыша-
ла 50...70 мкм. Комплексный химический и рентге-
нофазовый анализ позволили определить их состав
на поверхности сплава ЖС26–ВИ после первич-
ного электронно-лучевого переплава и он следу-
ющий, мас. %: 96,45 Al2O3; 0,62 Y2O3; 0,51 CrO2;
0,27 La2O3; 0,8 NiO; 0,29 TiO2; 0,4 Cr2O3; 0,3 Co3O4.
Анализ химического состава оксидов одно-
значно указывает на факт взаимодействия жидко-
го металла и формы при ее заливке, в состав ко-
торой преимущественно входит оксид алюминия.
Для удаления шлаковых включений и оксидных
пленок поверхность сляба последовательно подвер-
гали шлифованию и химическому травлению.
Таким образом было получено 12 заготовок в
виде слябов массой более 20 кг каждый. Заготов-
ки помещали в камеру бокового механизма пода-
чи шихтовых материалов и повторно сплавляли в
промежуточную емкость. Сформированные заго-
товки второго переплава также подвергали шли-
фованию и химическому травлению.
На третьем этапе переработки заготовки сплав-
ляли в промежуточную емкость и осуществляли
выдержку жидкой ванны с незначительным пере-
гревом (30...50 оС) в течение 8...12 мин для интен-
сификации процесса рафинирования с последую-
щим сливом жидкого металла в водоохлаждаемый
кристаллизатор диаметром 100 мм. Осуществля-
ли порционный слив металла на поверхность
жидкой ванны высотой 20...25 мм с выдержкой
в жидком состоянии 2...3 мин. С использовани-
ем трехэтапной переработки получено 9 слитков
длиной 390...488 мм, массой 23,0...31,3 кг. Чисто-
вой диаметр слитков после проточки составлял
94,5...97,5 мм.
Структуру, химический, фазовый состав, ме-
ханические и жаропрочные свойства полученных
материалов определяли по методикам принятия в
АО «Мотор-Сич», г. Запорожье, Украина.
Т а б л и ц а 1 . химический состав заготовки-отливки диаметром 97 мм, полученной из возврата сплава ЖС26-ВИ
способом ЭЛП, мас. %
Место отбора пробы С cr co w al ti Mo fe
Верх 0,137 4,70 8,96 11,50 6,10 1,02 1,00 0,06
Середина 0,129 4,94 9,03 11,53 5,74 0,90 1,00 0,06
Низ 0,132 4,94 9,03 11,53 5,74 0,90 1,00 0,06
ТУ1-92-177–91 0,12...0,17 4,3...5,3 8,7...9,3 11,2...12,0 5,6...6,1 0,8...1,2 0,8...1,2 ≤0,5
Окончание табл. 1
Место отбора пробы nb V ni si Mn s p O2 N2
Верх 1,43 0,90 Основа <0,2 <0,3 0,003 0,003 0,00068 0,00109
Середина 1,64 0,91 -»- <0,2 <0,3 0,003 0,003 0,00070 0,00106
Низ 1,64 0,91 -»- <0,2 <0,3 0,003 0,003 0,00074 0,00105
ТУ1-92-177–91 1,4...1,8 0,8...1,2 -»- ≤0,2 ≤0,3 ≤0,005 ≤0,010 ≤0,002 ≤0,002
Рис. 2. Внешний вид поверхности заготовки-отливки диаметром
97 мм, полученной из возврата сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП:
I — верхняя часть заготовки; II — средняя; III — нижняя
20 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Обсуждение результатов исследований. Для ис-
следований выбрана прутковая заготовка после то-
карной обработки диаметром 97 мм (плавка Н2).
Химический состав поступившей заготов-
ки, удовлетворительный и отвечает требованиям
ТУ1-92-177–91 (табл. 1).
Поверхность заготовки-отливки чистая с нали-
чием единичных лунок (рис. 2). На торцах загото-
вок имеются следы зачистки усадочных раковин и
незначительные лунки.
Макроструктура в поперечном сечении верх-
ней, средней и нижней частей заготовки, получен-
ной из возврата сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП,
представлена на рис. 3.
В структуре поступивших на исследование
фрагментов заготовок-отливок наблюдаются кри-
сталлизационные зоны мелких подкорковых,
столбчатых и равноосных кристаллов.
Усадочная раковина, осевая усадочная рыхлота
и пористость в центральной зоне исследуемых ма-
кротемплетов не выявлены.
Сравнительное исследование макроструктурного
состояния материала проводили на исходной заго-
товке диаметром 80 мм из сплава ЖС26-ВИ (плавка
9Н6021/Н211) производства ОАО «СМКомпания»
(г. Ступино), полученной в вакуумной печи спосо-
бом равноосной кристаллизации.
Рис. 3. Макроструктура в поперечном сечении заготовки диа-
метром 97 мм, полученной из возврата сплава ЖС26-ВИ спо-
собом ЭЛП: а — верх; б — середина; в — низ
Рис. 4. Макроструктура в поперечном сечении средней части
заготовки диаметром 80 мм из сплава ЖС26-ВИ
Т а б л и ц а 2 . Параметры макроструктуры заготовки-отливки диаметром 97 мм (плавка Н2), полученной из
возврата сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП и исходной заготовки 9Н6021/Н211
Исследуемая
заготовка-отливка
Место отбора
пробы
Размер кристаллизационных зон кристаллов, мм Размер
макрозерна, мммелких подкорковых столбчатых равноосных
ЭЛП
Верх 0,5…1,0 3…10 ~ 78 0,75…5,0
Середина 0,5…1,0 3…8 ~ 78 0,3…5,0
Низ 0,5…1,0 3…12 ~ 78 0,3…4,0
9Н6021/Н211 Середина 1,5…2,0 14…18 44…52 3,0…5,0
Т а б л и ц а 3 . Размеры структурных составляющих в заготовке диаметром 97 мм из сплава ЖС26-ВИ
Место вырезки
микрошлифа
Место замера
Размер структурных составляющих, мкм
Размер
микропор, мкм
(не более)
Расстояние
между осями
дендритов 2-го
порядка, мкм
эвтектика (g-g´)
карбиды типа
Mec
оксиды
(не более)
Верх
Край 5…25 1,5…16 18 34 20…45
Центр 10…56 2…23 19 44 40…65
Середина
Край 6…22 1,5…11 12 34 25…45
Центр 10…40 2…14 21 46 45…60
Низ
Край 3…10 1,5…10 14 21 16…42
Центр 5…40 2…8 24 30 34…53
21ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
В структуре заготовки-отливки плавки 9Н6021/
Н211 производства «СМК» наблюдали аналогич-
ные кристаллизационные зоны. Кроме того следует
отметить, что в центральной зоне макротемплета,
вырезанного из средней части прутковой заготовки,
имеется усадочная раковина диаметром до 15 мм, а
также осевая усадочная рыхлота (рис. 4).
Результаты замера параметров макрострукту-
ры исследуемых заготовок приведены в табл. 2.
Рис. 5. Оксидные включения в прутковой заготовке диаметром 97 мм, полученной из возврата сплава ЖС26-ВИ способом
ЭЛП: а — верх; б — середина; в — низ
Рис. 6. Микроструктура в верхней (а, б), средней (в, г) и нижней (д, е) частях краевой зоны заготовки диаметром 97 мм, полу-
ченной из возврата сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП: а, в, д — до травления; б, г, е — после травления
22 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
При металлографическом исследовании в ма-
териале заготовки диаметром 97 мм (ЭЛП) за-
грязнений металла в виде плен, грубых шлаковых
включений и их скоплений не обнаружено. Размер
редко встречающихся оксидов достигает 24 мкм
(табл. 3, рис. 5).
Микроструктура представляет собой γ-твер-
дый раствор с наличием интерметаллидной γ΄-фа-
зы, эвтектической (γ-γ΄)-фазы, карбидов, карбони-
тридов и соответствует литому состоянию сплава
ЖС26-ВИ (рис. 6, 7).
Расстояние между осями дендритов 2-го порядка
в краевой зоне (столбчатых кристаллов) примерно
в 2 раза меньше, чем в центре заготовки-отливки и
уменьшается по высоте заготовки от верхней части
к нижней (табл. 3). При этом следует отметить, что
изменение размеров усадочной микропористости
аналогично изменению расстояния между осями
дендритов 2-го порядка (табл. 3, рис. 8).
При исследовании заготовок-отливок диаме-
тром 80 мм из сплава ЖС26-ВИ производства
«СМК» установлено, что размеры оксидных вклю-
чений не превышали 30, а микропор — 50 мкм
(при наличии в центральной зоне усадочных
рыхлоты и раковины).
Для определения механических и жаропроч-
ных свойств из прутковой заготовки диаметром
97 мм, полученной из возвратных отходов сплава
Рис. 7. Микроструктура в верхней (а–в); средней (г–е); нижней (ж–и) частях центральной зоны заготовки диаметром
97 мм, полученной из возврата сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП: а, г, ж — до травления; б, в, д, е, з, и — после травления
23ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
ЖС26-ВИ способом ЭЛП, отлиты образцы (ди-
аметр 15 мм; длина 135 мм) методом высокоско-
ростной направленной кристаллизации (ВНК).
Химический состав образцов, полученных со-
гласно Паспорту №П-В-008-2013, представлен в
табл. 4.
Образцы с индивидуальными номерами 9753,
9754, 9755, 9756, 9757, 9758, 9774, 9775 и 9776
(вариант 1) отлиты из 100%-ного сплава ЖС26-
ВИ (плавка Н2), полученного из возвратных от-
ходов способом ЭЛП, а 9813, 9814, 9815, 9816,
9818, 9819, 9820, 9821, 9822, 9823 и 9824 (вариант
2) — из 50%-ного сплава ЖС26-ВИ (плавка Н2),
полученного из возвратных отходов сплава ЖС26-
ВИ способом ЭЛП и 50%-ного сплава ЖС26-ВИ
производства «СМК».
Для сравнения в табл. 4 представлен хими-
ческий состав образцов из сплава ЖС26-ВИ (плавка
9Н6021/Н211) производства ОАО «СМКомпания»
(вариант 3).
Из результатов, приведенных в табл. 4, видно,
что химический состав образцов из сплава ЖС26-
ВИ (ВНК) (варианты 1 и 2), а также полученных
из материала прутковых заготовок производства
«СМК» (вариант 3), удовлетворительный, отвеча-
ет требованиям ТУ и находится на одном уровне.
На стартовых конусах образцов с монокристал-
лической структурой, отлитых методом ВНК, опре-
деляли кристаллографическую ориентацию (КГО).
Результаты замеров отклонения направления
[001] от оси Z в угловых градусах представлены в
табл. 5 (вариант 1) и 6 (вариант 2).
Рис. 8. Микропористость в краевой (а, в, д) и центральной (б, г, е) зонах заготовки диаметром 97 мм, полученной из возврата
сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП: а, б — верх; в, г — середина; д, е — низ
24 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Из данных, приведенных в табл. 5, 6 видно, что
отклонение направления [001] от оси Z соответ-
ствует требованиям ТУ и составляет в образцах,
отлитых из:
100%-ного сплава ЭЛП — 0,3…4,3 угл. град.;
50%-ного сплава ЭЛП + 50%-ного сплава про-
изводства «СМК» — 0…6,8 угл. град.
Механические и жаропрочные свойства опре-
деляли согласно 18Т-ТУ-197 на нетермообрабо-
танных образцах согласно вариантам 1 и 2, а также
после термообработки по стандартному режиму
(гомогенизация при температуре 1265 ± 10 оС в те-
чение 1 ч 15 мин., вакуум — 1·10–4 мм рт. ст.).
Результаты механических испытаний и на дли-
тельную прочность приведены в табл. 7.
Из представленных данных видно, что меха-
нические и жаропрочные свойства образцов из
сплава ЖС26-ВИ (варианты 1 и 2), а также полу-
ченных из материала прутковых заготовок произ-
водства «СМК» (вариант 3), удовлетворительные,
отвечают требованиям ТУ и находятся примерно
на одном уровне.
Установлено, что термическая обработка по
стандартному режиму способствует некоторому
повышению как механических, так и жаропроч-
ных свойств, а также получению более стабиль-
ных результатов, что обусловлено повышением
структурной однородности сплава.
На рис. 9 показана структура изломов, полу-
ченных при испытании образцов на растяжение,
отлитых из сплава ЖС26-ВИ по 1-му и 2-му вари-
антам. Установлено, что изломы характеризуются
дендритным строением, разрушение в процессе
испытания произошло по кристаллографической
плоскости [001].
Микроструктура монокристаллических об-
разцов (диаметр 15 мм; длина 135 мм), получен-
ных из материала заготовки диаметром 97 мм из
ЖС26-ВИ, отлитых по 1-му и 2-му вариантам,
после термообработки отличается большей од-
нородностью и наличием небольшого количества
выделений эвтектической (γ-γ΄)-фазы (вследствие
ее практически полного растворения в γ-твердом
растворе в процессе термической обработки при
температуре 1265 оС) по сравнению с литым со-
стоянием сплава ЖС26-ВИ.
Т а б л и ц а 4 . химический состав образцов из сплава ЖС26-ВИ диаметром 15 мм, полученных методом направлен-
ной кристаллизации, мас. %
Способ получения
сплава
Номер
образца
С cr co w al ti Mo fe nb
Вариант 1 9776 0,13 4,52 9,00 11,73 5,92 0,98 1,00 <0,5 1,40
Вариант 2 9824 0,13 4,72 8,96 11,65 5,92 0,93 0,98 <0,5 1,42
Вариант 3 0,16 4,86 8,77 11,74 5,85 0,91 0,91 <0,5 1,42
Нормы ТУ1–92-177-91 0,12...0,17 4,3...5,3 8,7...9,3 11,2...12,0 5,6...6,1 0,8...1,2 0,8...1,2 ≤ 0,5 1,4...1,8
Окончание табл. 4
Способ получения
сплава
Номер
образца
V ni si Mn s p O2 N2
Вариант 1 9776 0,91 Основа <0,2 <0,3 0,003 0,003 0,00072 0,00116
Вариант 2 9824 0,91 -»- <0,2 <0,3 0,003 0,003 0,00097 0,00117
Вариант 3 0,91 -»- <0,2 <0,3 0,003 0,003 – –
Нормы ТУ1-92-177–91 0,8...1,2 -»- ≤0,2 ≤0,3 ≤0,005 ≤0,010 ≤0,002 ≤0,002
Т а б л и ц а 5 . КГО образцов, отлитых из 100%-ного
сплава ЖС26-ВИ, полученного из возвратных отходов
способом ЭЛП
№
п/п
Номер
образца
Отклонение
направления
[001] от оси Z,
угл. град.
№
п/п
Номер
образца
Отклонение
направления
[001] от оси Z,
угл. град.
1 9753 4,2 6 9758 2,9
2 9754 3,0 7 9774 0,3
3 9755 0,7 8 9775 2,8
4 9756 1,7 9 9776 4,3
5 9757 2,4
Нормы ТУ ≤ 20 Нормы ТУ ≤ 20
Т а б л и ц а 6 . КГО образцов, отлитых из 50%-ного
сплава ЖС26-ВИ, полученного из возвратных отходов
сплава ЖС26-ВИ способом ЭЛП и 50%-ного сплава
ЖС26-ВИ производства «СМК»
№
п/п
Номер
образца
Отклонение
направления
[001] от оси Z,
угл. град.
№
п/п
Номер
образца
Отклонение
направления
[001] от оси Z,
угл. град.
1 9813 1,9 7 9820 3,6
2 9814 6,8 8 9821 1,3
3 9815 1,3 9 9822 2,5
4 9816 0 10 9823 1,7
5 9818 2,2 11 9824 4,3
6 9819 2,4
Нормы ТУ ≤ 20 Нормы ТУ ≤ 20
25ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
Карбиды МеС выделяются как в виде дискрет-
ных глобулярных частиц, так и пластин сложной
формы, располагающихся преимущественно в меж-
дендритных пространствах и по границам зерен.
Размеры структурных составляющих в термо-
обработанных монокристаллических образцах
диаметром 15 мм из сплава ЖС26-ВИ (варианты 1
и 2) представлены в табл. 8.
Микроструктурное исследование показало,
что в материале образцов, полученных по вари-
анту 1, сформировалась структура с более круп-
ной дендритной ячейкой в сравнении со сплавом,
полученным по варианту 2 (рис. 10). При этом
расстояние между осями дендритов 2-го порядка
в образцах, отлитых по варианту 1, приблизитель-
но в 2,8 раза больше, чем в образцах варианта 2.
Примерно такое же соотношение наблюдается в
Т а б л и ц а 7 . Механические и жаропрочные свойства образцов, полученных из сплава ЖС26-ВИ
Получение
образцов
Состояние
материала
Номер
образца
Механические свойства при t = 20 oc Время
до разрушения
(Тисп = 975 оС,
s = 26 кГс/мм2), ч
sв, кГс/мм2 d, % y, %
Вариант 1
Без термообработки 9775
9776
94,4
102,3
11,2
8,8
12,4
10,4
7220
7250
После термообработки
9754 116,6 8,4 15,4 9800
9757 114,2 9,2 12,0 7630
9758 100,4 8,0 13,5 9530
Вариант 2
Без термообработки 9814
9824
96,7
99,5
10,0
10,0
10,4
11,3
7850
7220
После термообработки
9816 117,7 8,0 13,1 7400
9820 109,1 10,8 13,1 7600
9822 104,5 8,4 12,0 8700
Вариант 3 После термообработки 4966
(КГО = 0,7о) 101,1 8,0 – 8900
Нормы 18Т-ТУ-197;18Т-ТУ-165; 436ТУ-6; 317ТУ-2; 222ТУ-20 ≥ 90,0 ≥ 6,0 – ≥ 40,0
Рис. 9. Структура изломов образцов из сплава ЖС26-ВИ после испытания на растяжение, отлитых по вариантам 1 (а) и 2 (б)
Т а б л и ц а 8 . Размеры структурных составляющих в монокристаллических образцах из сплава ЖС26-ВИ
Получение
образцов
Размер структурных составляющих, мкм Размер микропор,
мкм
(не более)
Расстояние между осями дендритов,
мкм
эвтектики (g-g´) карбидов типа МеС 1-го порядка 2-го порядка
Вариант 1 10…92 2…12 (пластинчатых — до 43) 127 185…350 80…105
Вариант 2 7…11
(редко) 1…6 (пластинчатых — до 23) 38 120…245 25…40
26 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
изменении размеров структурных составляющих
и микропор (рис. 11, табл. 8).
Выводы
1. Качество материала заготовки-отливки диаме-
тром 97 мм (плавка Н2), полученной из конди-
ционных возвратных отходов сплава ЖС26-ВИ
способом электронно-лучевого переплава на ООО
НПП «Элтехмаш», удовлетворительное и соответ-
ствует требованиям технических условий.
2. В материале исследуемой заготовки диа-
метром 97 мм загрязнения металла в виде плен,
грубых шлаковых включений и их скоплений не
обнаружены. Размер встречающихся оксидов не
превышает 24 мкм.
3. Механические и жаропрочные свойства об-
разцов из сплава ЖС26-ВИ (ЭЛП: варианты 1 и 2),
а также полученных из материала прутковых заго-
товок производства «СМК», удовлетворительные,
отвечают требованиям ТУ и находятся примерно
на одном уровне.
Список литературы
1. Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. (1980) Электронно-луче-
вая технология. Москва, Энергия.
2. Ладохин С. В. (ред.) (2007) Электронно-лучевая плавка в
литейном производстве. Киев, Сталь.
3. Аникин Ю. Ф., Добкина Ю. Г., Клочихин В. В. и др.
(2002) Совмещенная индукционная и электронно-лучевая
Рис. 10. Микроструктура термообработанных по стандартному режиму монокристаллических образцов из сплава ЖС26-ВИ,
отлитых по вариантам 1 (а, б, в) и 2 (г, д, е)
Рис. 11. Усадочная микропористость в образцах из сплава ЖС26-ВИ, отлитых по вариантам 1 (а) и 2 (б)
27ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 4 (129), 2017
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ
плавка литейных отходов сплавов ЖСЗДК и ЖС26-ВИ.
Проблемы специальной электрометаллургии, 2, 43–49.
References
1. Shiller, Z., Gajzig, U., Pantser, Z. (1980) Electron beam tech-
nology. Moscow, Energiya [in Russian].
2. (2007) Electron beam technology. Ed. by S.V. Ladokhin.
Kiev, Stal [in Russian].
3. Anikin, Yu.F., Dobkina, Yu.G., Ladokhin, S.V. et al. (2002)
Combined induction and electron beam melting of cast-
ing production wastes of heat-resistant alloys ZhS3DK and
ZhS26-Vi. Advances in Electrometallurgy, 2, 37–43.
СТРуКТуРА І ВЛАСТИВОСТІ ЗЛИТКІВ, ОТРИМАНИх ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВИМ ПЕРЕПЛАВОМ
КОНДИЦІЙНИх ЗВОРОТНИх ВІДхОДІВ ЖАРОМІЦНОГО СПЛАВу ЖС26-ВИ
В. В. Клочихин1, М. І. Гречанюк2, Ю. О. Смашнюк3, І. М. Гречанюк3, В. В. Наумік4
1АТ «Мотор Січ».
69068, м. Запоріжжя, просп. Машинобудівників, 15. E-mail: tb.ugmet@motorsich.com
2Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України.
03680, м. Київ-142, вул. Кржижанівського, 3. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
3Науково-виробниче підприємство «Елтехмаш».
21011, м. Вінниця, вул. Ватутіна, 25. E-mail: vin25ebt@ukr.net
4Запорізький Національний технічний університет.
69063, м. Запоріжжя, вул. Жуковського, 64. E-mail: naumik@zntu.edu.ua
Досліджено структуру та фізико-механічні властивості злитків, отриманих електронно-променевим переплавом
кондиційних зворотних відходів жароміцного сплаву ЖС26-ВИ. Проведена порівняльна оцінка властивостей
сплавів, отриманих із зворотних відходів, і стандартних сплавів, виплавлених з чистих шихтових матеріалів у
вакуумній печі способом рівноосної кристалізації. Показано, що властивості сплавів, отриманих за двома ви-
щезазначеними способами, можна порівняти і вони відповідають вимогам ТУ. Бібліогр. 3, табл. 8, іл. 11.
К л ю ч о в і с л о в а : електронно-променева плавка; жароміцні сплави; зворотні відходи; структура; фізи-
ко-механічні властивості
structure and properties of ingots, produced by electron beaM reMelting of conditioned
return wastes of Heat-resistant alloy Zhs26-Vi
V.V. Klochikhin1, n.i. grechanyuk2, yu.a. smashnyuk3, i.n. grechanyuk3, V.V. naumik4
1JSC «Motor Sich».
15 Mashinostroitelej Ave., 69068, Zaporozhye, Ukraine. E-mail: tb.ugmet@motorsich.com
2I.N. Frantsevich Institute of Problems of Materials Science.
3 Krzhyzhanovsky Str., 03680, Kiev-142, Ukraine. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
3Scientific-Production Enterprise «Eltechmash».
25 Vatutin Str., 21011, Vinnitsa, Ukraine. E-mail: vin25ebt@ukr.net
4Zaporozhye National Technical University.
64 Zhukovsky Str., 69063, Zaporozhye, Ukraine. E-mail: naumik@zntu.edu.ua
Structure and physical-mechanical properties of ingots, produced by electron beam remelting of conditioned return
wastes of heat-resistant alloy ZhS26-VI were studied. The comparative evaluation of properties of alloys, produced
of return wastes, and standard alloys, melted of pure charge materials in vacuum furnace by the method of equiaxial
crystallization is given. It is shown that the properties of alloys, produced by two above-mentioned methods, are
comparable and in appliance with the specification requirements, 3 Ref., 8 Tables, 11 Fig.
K e y w o r d s : electron beam melting; heat-resistant alloys; return wastes; structure; physical-mechanical properties
Поступила 03.07.2017
|