[其他]可焊接的鑄造鎳基超級合金

無效

• 申請號: 86107041
• 申請日: 1986-11-26
• 公開（公告）號: CN86107041A
• 公開（公告）日: 1987-07-15
• 發明（設計）人: 丹尼斯·克里斯托弗·斯圖爾特;戴維·威廉·安德森;卡羅爾·瑪麗·克勞
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊鋼

本發明是關于一種特殊超級合金的組合物的改性處理，即稱為瓦斯帕洛伊變形鎳基耐熱合金（Waspaloy，以下簡稱瓦氏合金）的改性處理，使它可以焊接。

本發明基于的合金是瓦氏合金。這是一種五十年代初期應用于燃氣透平發動機研制出來的合金。其標稱組合物的必要元素（按重量計算）是19.5%鉻，13.5%鈷，3.75%鉬，3.0%鈦，1.12%鋁，0.005%硼，0.006%碳，余量為鎳。此外，可以有限量地含有某些雜質，其中最主要的是鐵，其量可達到2%（重量）。（早期某些資料認為，鐵是瓦氏合金的必要組分，其量約為3%）。

瓦氏合金的“余量”元素是鎳，其價格一般是每磅幾美元。而鐵的價格，每磅還遠遠不到一美元。因此，這里有個經濟動力，鼓勵瓦氏合金生產廠，加些鐵以降低原料成本。還有一個附加動力，那就是大部分的超級合金廢品，都含有鐵雜質，很難從該廢品中把它去掉。這種富鐵廢品的存在，多半會使鐵在瓦氏合金變成夾雜物。

本專利受讓者對最近所收到的13爐瓦氏合金原料的含鐵量進行了分析。其平均含鐵量為1.16%，最低含鐵量為0.70%。這些數據支持了前面敘述的論點，即幾乎任何商業性瓦氏合金原料，其含鐵量約大于1%。

們可以發現，瓦氏合金廣泛應用在燃氣透平工業，多數用在鍛造成形方面，有時用在鑄造成形方面。瓦氏合金強度大，特別是在溫度為538至816℃的范圍內，比大多數的代用品更大。

在過去，這種合金已經被用在鍛造成形和鑄造成形，用在鍛造成形時，可以把它彎曲，或者做成其他有用的形狀;用在鑄造成形時，可采用鑄造過程來完成另部件的基本幾何形狀。無論是鍛件或者是鑄件，都可以通過機械切削加工，做成異常復雜的形狀，具有高精度公差尺寸。此外，還有一種動力，即降低發動機重量，使得做到，盡管過去的發動容許鑄件過量消耗材料，而現在的發動機，則要求減少一切過量的材料。同時，現在的鑄造工藝已有重大進展，使得形狀不斷復雜的部件，一經鑄造，可以幾乎做成最后形狀或者有效形狀，所需的精密加工，減少到最小。在另一方面，由于所用的溫度和應力不斷提高，則促進應用更強的材料。這些因素促使燃氣透平發動機的應力不斷提高，則促進應用更強的材料。這些因素促使燃氣透平發動機的設計人員尋找應用一種材料成分如瓦氏合金制成的復雜鑄件。制造這種鑄件所面臨的主要問題是，在鑄造過程中，易于破裂。其結果，迄今為止所供應的瓦氏合金鑄件中，無裂紋鑄件的成品率相當低。因此，瓦氏合金組合物制造的鑄件的實用性，取決于能否對具有微細裂紋和類似缺陷的鑄件進行焊接修理。當不小心地將材料過多地切削時，可以采用焊接工藝的熔敷材料，能夠維修好一個部件的非關鍵部件上的微小加工缺陷，這種維修能力是有用的。然而，從其他方面的要求來看，在歷史上瓦氏合金組合物因缺乏可焊性而蒙受損失。

瓦氏合金型組合物，有許多美國專利敘述過，很明顯這些專利是從1946年申請的U.S.P.2，570，193開始，現部分列出如下：

2，570，193;2，977，222;3，166，412;3，207，599;3，512，963;3，625，678;3，723，107;3，850，624;4，110，110;4，213，026;4，456，481。

由于在這有限的合金范圍內，公布了許多美國專利，人們對于在基本組合物中加入和/或去掉許多元素來達到各種目的已不會感到驚奇。尤其是U.S.P.3，166，412，這涉及到由瓦氏合金型組合物所制造的鑄件，該專利中有部分敘述是這樣的，即鐵是這個合金的無用元素，其含量不應大于0.5%，最好不大于0.25%。但是對于由于存在鐵和/或把鐵限制于上述范圍內所得到的好處這個問題的性質，沒有做敘述。該專利沒有涉及到焊接或可焊性問題。

同時，有些專利指出，為了改良其可焊性，在超級合金中加入錳。例如U.S.P.4，213，026建議，向鎳基超基合金焊絲加0.5%-3%錳，以改進其焊接工藝過程和防止在受熱區產生裂紋。然而該專利中的圖2和圖3，以及表4認為，瓦氏合金，既使用錳來改性，他為焊接用，只能當備用料。

瓦氏合金組合物在鑄造成形中的改性和可焊性，其方法是把商用組合物中的含鐵量，限制在一定水平上，在0.2%以下，優先在0.1%以下;加錳0.3%-0.5%;限制含鋯量;盡可能把硫，鉍和鉛的含量限制在低水平;優先地把鋁和鉬的含量維持在普通瓦氏合金組合物范圍的下限。

人們可以通過下面的說明更加了解本發明的上述特點和其他特性以及它的好處。