Жаропрочные и жаростойкие никелевые сплавы

Сплавы на основе никеля обладают высокими жаропрочными и жаростойкими свойствами. Они используются для изготовления деталей, работающих при высоких температурах (700— 1150°С). Эти сплавы подразделяют на стареющие и гомогенные. Стареющие сплавы получили название «нимоники», а гомогенные — «нихромы» и «инконели».

Жаропрочные сплавы на железоникелевой и никелевой основе

Типичными представителями жаропрочных сплавов на железоникелевой основе являются сплавы XII35BT, XII35BTIO, XII35BTP. В табл. 9.15 приведены режимы термической обработки и механические свойства некоторых жаропрочных сплавов на железоникелевой и никелевой основе.

Эти сплавы применяются в основном в газовых турбинах энергетических установок, двигателях самолетов и других летательных аппаратов. Из них изготавливают диски, лопатки турбин, камеры сгорания. Рабочие температуры лопаток газовых турбин могут достигать 1150°С. Агрессивные газовые потоки, движущиеся с большой скоростью в переменном режиме, вызывают не только газовую коррозию, но и переменные механические и термические напряжения, приводящие к высокотемпературной термической усталости.

Главной упрочняющей фазой в жаропрочных сплавах на никелевой основе является у'-фаза Ni3(Ti, Al). В некоторых сплавах, легированных ниобием, такой является фаза типа Ni3(Nb, Al, Ti).

Широко распространенными жаропрочными сплавами на никелевой основе являются сплавы XII77TIOP и ХП70ВМТЮ. После закалки и старения эти сплавы приобретают достаточно высокие кратковременные и жаропрочные механические свойства (см. табл. 9.15). На рис. 9.15 представлены диаграммы длительной прочности для жаропрочного никелевого сплава ХН77ТЮР.

Жаропрочные никелевые сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Жаропрочные свойства деформируемых сплаТаблица 9.15

Режимы термической обработки и механические свойства некоторых жаропрочных сплавов на железоникелевой и никелевой основе

Марка

сплава

Режимы термической обработки

ст0,2*

МПа

<т„.

МПа

Ss.

%

V.

%

KCU,

Дж/см2

Железоникелевая основа

ХН35ВТ

Аустенизация (закалка)

ИЗО— 1150°С, охл. вода; старение 850—900°С, охл. воздух; старение 700°С 10—50 ч, охл. воздух

588

735

15

25

59

ХН35ВТЮ

Закачка 1180—1200°С, охл. воздух; закачка 1040- 1060°С, охл. воздух; старение 750—800°С, охл. воздух.

650

950

6

8

30

ХН35ВТР

Закачка 1130—1150°С, охл. воздух; старение 750°С, 24 ч, охл. воздух

400

750

20

30

80

Никелевая основа

ХН77ТЮР

Закачка 1080—1120°С, охл. воздух; старение 750—790°С, 16 ч., охл. воздух

665

980

13

16

29

ХН70ВМТЮ

Закалка 1150°С 3 ч, охл. масло; отпуск 800°С, 20 ч, охл. воздух

588

980

20

25

59

ХН73МБТЮ

Закачка 1120°С, 8 ч, охл. воздух; отпуск 1000°С, 4 ч, охл. воздух; отпуск 750—775°С, 16—25 ч, охл. воздух

705

1150

16

18

39

Диаграммы длительной прочности жаропрочного никелевого сплава ХН77ТЮР

Рис. 9.15. Диаграммы длительной прочности жаропрочного никелевого сплава ХН77ТЮР

вов формируются при термической обработке. Литейные жаропрочные никелевые сплавы по составу сходны с никелевыми, но содержат большее количество алюминия и титана. Жаропрочные свойства литейных сплавов несколько выше, чем у деформируемых. Типичным литейным жаропрочным никелевым сплавом является сплав марки ЖС6К, который содержит 11% Сг, 2,75% Ti, 5,5% А1,4% Мо, 4,5%

Со, 2% Fe, 5% W, 0,16% С, 0,02% В, 0,4%

Мп и 0,4% Si, остальное Ni.

При производстве жаропрочных никелевых сплавов проводят тщательный контроль содержания вредных примесей, в число которых входят Pb, Bi, Sb, S и др.

Снижение содержания вредных примесей положительно сказывается на жаропрочных и технологических свойствах рассматриваемых сплавов. Деформируемые сплавы должны иметь достаточную пластичность для обработки давлением, а литые сплавы должны иметь хорошую жидкотекучесть и низкую пористость.

Отдельного внимания заслуживает жаропрочный сплав Inconel 718.

Этот сплав был запатентован в США в 1963 г. и получил широкое распространение в мире. Сплав содержит 52,5% Ni, 19% Сг, 3% Мо, 0,5% А1,0,9% Ti, 5,1% Nb, менее 0,08% С, менее 0,06% В, остальное (18,86%) — Fe. Сплав можно упрочнять за счет медленного выделения интерметаллидного соединения никеля с титаном и ниобием. Этот сплав легко обрабатывается давлением и хорошо сваривается. Вначале он использовался как обшивочный материал для самолетов, а затем стал применяться для изготовления лопаток компрессоров авиационных двигателей и других деталей. Рекомендуемые режимы термической обработки: нагрев до 950— 1085°С, старение при 720°С (8 ч), охлаждение в печи до 620°С (12 ч), охлаждение на воздухе. При такой термической обработке сплав приобретает следующие механические свойства: ао,2 = 1200 МПа, а„ = 1400 МПа, 85= 18%. При наклепе и старении а02 = 1420 МПа, а1} = 1500 МПА, 85 = 9,5%.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >