СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ИЗДЕЛИЯ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБЛАСТЬЮ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ, ИЗДЕЛИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ

1. Способ изготовления композиционного изделия, включающего подложку из первого металла, придающего изделию требуемую прочность/упругость, и покрытие из износостойкой стали, нанесенной на поверхностную область подложки, отличающийся следующими стадиями:
- получение износостойкой стали путем порошковой металлургии со следующим составом, в мас.%:
С
Si
Mn
Cr
Ni
Mo+W/2
Co
S
N
0,01-2
0,01-3,0
0,01-10
16-33
мак.5
0,01-5,0
мак.9
мак.0,5
0,6-10
и дополнительно
от 0,5 до 14 мас.% (V+Nb/2), где содержания N, с одной стороны, и (V+Nb/2), с другой стороны, сбалансированы по отношению друг к другу так, что содержания указанных элементов находятся внутри зоны А', В', G, Н, А' в перпендикулярной плоской системе координат, в которой содержание N является абсциссой и содержание V+Nb/2 является ординатой, и в которой указанные точки имеют следующие координаты:
А'
В'
G
Н
N
0,6
1,6
9,8
2,6
V+Nb/2
0,5
0,5
14,0
14,0
и
максимум 7 мас.% любого из следующих металлов Ti, Zr и AI,
остальное по существу составляет только железо и неизбежные примеси;
- нанесение данной износостойкой стали на указанную поверхностную область подложки и
- горячее изостатического прессование подложки с покрытием до совершенно плотного тела или, по меньшей мере, до близкого к совершенно плотному телу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он также включает:
- заключение подложки с покрытием в капсулу;
- откачку газа из капсулы и после горячего изостатического прессования
- удаление капсулы или, по меньшей мере, части капсулы, покрывающей износостойкую сталь.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вставку из первого металла помещают в капсулу, порошок износостойкого материала наносят на указанную поверхностную область вставки и после этого герметизируют капсулу.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошок износостойкой стали наносят на поверхностную область вставки из первого металла, которая по меньшей мере до некоторой степени является полностью обработанной, похожую на чехол капсулу располагают так, что она заключает указанный порошок, и приваривают к сторонам вставки.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что промежуточное изделие из износостойкой стали изготавливают путем связывания гранул порошка в порошок износостойкой стали, это промежуточное изделие наносят на вставку из первого металла, и затем полученный объект заключают в капсулу.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что гранулы порошка связывают путем горячего изостатического прессования.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что две стали удерживают отдельно друг от друга посредством стенки капсулы для того, чтобы избежать причиняющей вред диффузии легко подвижных элементов сплава, например, С или N, между износостойкой сталью и первым металлом.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что стенка капсулы в основном состоит из никеля или монеля.
9. Способ по п.2, отличающийся тем, что первый металл также состоит из порошка, который помещают в указанную капсулу.
10. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанная капсула представляет собой первую капсулу, вторую капсулу наполняют порошком первого металла, то есть подложки, вторую капсулу герметизируют и помещают в первую капсулу, порошком из износостойкой стали наполняют вторую капсулу так, чтобы расположить его у стенки капсулы в соединении с по меньшей мере указанной поверхностной областью подложки, и затем первую капсулу герметизируют.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошок износостойкой стали изготавливают путем распыления расплава с указанным составом износостойкой стали, за исключением азота, причем указанное распыление выполняют посредством инертного газа, предпочтительно азота, нагнетаемого через струю расплава, которая распадается на капельки, которые отверждаются, и затем полученный порошок подвергают твердофазному азотированию до указанного содержания азота.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что за указанными стадиями следует мягкий отжиг, механическая обработка до требуемых размеров и тепловая обработка, причем указанную тепловую обработку выполняют путем закалки от температуры аустенизации, составляющей от 950 до 1150°С, и низкотемпературным отпуском стали при температуре от 200 до 450°С, 2×2 ч, или высокотемпературным отпуском стали при температуре от 450 до 700°С, 2×2 ч.
13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что покрытие имеет толщину от 0,5 до 1000 мм, предпочтительно от 0,5 до 50 мм, даже более предпочтительно от 0,5 до 30 мм, еще более предпочтительно от 0,5 до 10 мм и наиболее предпочтительно от 3 до 5 мм.
14. Композиционное изделие, включающее подложку из первого металла, придающего изделию требуемую прочность/упругость, и покрытие из износостойкой стали, нанесенной на поверхностную область подложки, отличающееся тем, что
- изделие включает подложку для поверхности износа, где подложка имеет первый состав;
- поверхность износа включает износостойкую сталь со вторым составом, в мас.%
С
Si
Mn
Cr
Ni
Mo+W/2
Co
S
N
0,01-2
0,01-3,0
0,01-10
16-33
мак.5
0,01-5,0
мак.9
мак.0,5
0,6-10
и дополнительно
от 0,5 до 14 мас.% (V+Nb/2), где содержания N, с одной стороны, и (V+Nb/2), с другой стороны, сбалансированы по отношению друг к другу так, что содержания указанных элементов находятся внутри зоны А', В', G, Н, А' в перпендикулярной плоской системе координат, в которой содержание N является абсциссой и содержание V+Nb/2 является ординатой, и в которой указанные точки имеют следующие координаты:
А'
В'
G
Н
N
0,6
1,6
9,8
2,6
V+Nb/2
0,5
0,5
14,0
14,0
и
максимум 7 мас.% любого из следующих металлов Ti, Zr и AI, остальное по существу составляет только железо и неизбежные примеси;
2
23
6
7
3
2
- причем износостойкая сталь имеет микроструктуру, включающую равномерное распределение до 50 об.% частиц твердой фазы МХ-, MX- и/или МС/МС-типа, размеры которых в их наибольшем протяжении составляют от 1 до 10 мкм, где содержание этих частиц твердой фазы распределено таким образом, что до 20 об.% являются МХ-карбидами, -нитридами и/или -карбонитридами, где М в основном является Cr, и Х в основном является N, и от 5 до 40 об.% являются MX-карбидами, -нитридами и/или карбонитридами, где М в основном является V и Cr, и Х в основном является N, где средний размер указанных MX-частиц меньше 3 мкм, предпочтительно меньше 2 мкм и даже более предпочтительно меньше 1 мкм.
15. Композиционное изделие по п.14, отличающееся тем, что
- износостойкая сталь нанесена на подложку горячим изостатическим прессованием, в котором получено прессованное изделие;
- прессованное изделие механически обработано до требуемых размеров;
- термически обработано путем закалки от температуры аустенизации, составляющей от 950 до 1150°С, и низкотемпературным отпуском стали при температуре от 200 до 450°С, 2×2 ч, или высокотемпературным отпуском стали при температуре от 450 до 700°С, 2×2 ч, и
- металл подложки выдерживает горячее изостатическое прессование при температуре от 1100 до 1150°С и совместим с износостойкой сталью в отношении деформации в горячем состоянии.
16. Композиционное изделие по п.14 или 15, отличающееся тем, что в износостойкую сталь включены следующие элементы, в мас.%:
Элемент
С
Si
Mn
Cr
Mo
V
N
Минимум
0,10
0,01
0,01
18,0
0,01
2,0
1,3
Нормативное значение
0,20
0,30
0,30
21,0
1,3
2,85
2,1
Максимум
0,50
1,5
1,5
21,5
2,5
4,0
3,0
и предпочтительно содержание V составляет от 2,5 до 3,0 мас.% и содержание N составляет от 1,3 до 2,0 мас.%.
17. Композиционное изделие по п.14 или 15, отличающееся тем, что в износостойкую сталь включены следующие элементы, в мас.%:
Элемент
С
Si
Mn
Cr
Mo
V
N
Минимум
0,10
0,01
0,01
18,0
0,01
7,5
2,5
Нормативное значение
0,20
0,30
0,30
21,0
1,3
9,0
4,3
Максимум
1,5
1,5
1,5
21,5
2,5
11
6,5
и предпочтительно в износостойкой стали углерод присутствует в количестве от 0,1 до 2 мас.%, азот присутствует в количестве примерно до 10 мас.% и ванадий присутствует в количестве примерно до 14 мас.%.
18. Композиционное изделие по п.15, отличающееся тем, что оно состоит из детали в клапане, которая подвержена износу, и материал подложки состоит из стали для сосудов высокого давления.
19. Композиционное изделие по п.18, отличающееся тем, что износостойкая сталь не содержит специально добавленного кобальта и образует поверхность износа детали в клапане в атомной электростанции, данная деталь подвержена износу, где материал подложки имеет состав, соответствующий AISI 316L.
20. Композиционное изделие по п.15, отличающееся тем, что оно представляет собой деталь износа, деталь насоса, деталь двигателя, валок или другие детали с поверхностью износа из износостойкого материала, и что в таком применении вся деталь не состоит из износостойкой стали.
21. Композиционное изделие по п.14, отличающееся тем, что покрытие имеет толщину от 0,5 до 1000 мм, предпочтительно от 0,5 до 50 мм, даже более предпочтительно от 0,5 до 30 мм, еще более предпочтительно от 0,5 до 10 мм, наиболее предпочтительно от 3 до 5 мм.
22. Применение стали, полученной порошковой металлургией, со следующим составом, в мас.%:
С
Si
Mn
Cr
Ni
Mo+W/2
Co
S
N
0,01-2
0,01-3,0
0,01-10
16-33
мак.5
0,01-5,0
мак.9
мак.0,5
0,6-10
и дополнительно
от 0,5 до 14 мас.% (V+Nb/2), где содержания N, с одной стороны, и (V+Nb/2), с другой стороны, сбалансированы по отношению друг к другу так, что содержания указанных элементов находятся внутри зоны А', В', G, Н, А' в перпендикулярной плоской системе координат, в которой содержание N является абсциссой и содержание V+Nb/2 является ординатой, и в которой указанные точки имеют следующие координаты:
A'
В'
G
H
N
0,6
1,6
9,8
2,6
V+Nb/2
0,5
0,5
14,0
14,0
и
максимум 7 мас.% любого из следующих металлов Ti, Zr и Al,
остальное, по существу, составляет только железо и неизбежные примеси, для получения износостойкой поверхностной области на подложке из металла с другим, первым составом, где указанная поверхностная область предпочтительно является поверхностью износа клапана, предпочтительно клапана в атомной электростанции и даже более предпочтительно клапана в первичном контуре атомной электростанции.