Горячекатаный круглый пруток КВК32: жаропрочный сплав для высокотемпературных узлов
Горячекатаный круглый пруток КВК32 — металлопродукция из жаропрочного никель-хромового сплава системы Ni–Cr–W–Mo, предназначенная для изготовления деталей, работающих при температурах до 1100 C в окислительных средах. Сплав КВК32 (химический состав по ТУ 14-1-2746) относится к дисперсионно-твердеющим материалам и сочетает высокую длительную прочность с сопротивлением газовой коррозии. Пруток получают горячей прокаткой на сортовых станах с последующей термической обработкой — закалкой и старением.
Сортамент и геометрические параметры
Прутки поставляются диаметром от 12 до 120 мм в состоянии поставки после горячей прокатки, без дополнительной механической обработки поверхности. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины на 1 м. Допуск на диаметр соответствует квалитету h11–h12. Мерная длина — 2–6 м, немерная — 1,5–7 м. Торцы обрезаются под прямым углом без заусенцев.
| Диаметр, мм | Предел текучести при 20 C, МПа | Длительная прочность при 900 C за 100 ч, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость HB |
|---|---|---|---|---|
| 16 | 620 | 78 | 18 | 255–310 |
| 32 | 600 | 75 | 16 | 250–305 |
| 60 | 580 | 72 | 14 | 245–300 |
| 100 | 560 | 68 | 12 | 240–295 |
Химический состав и структура
Сплав КВК32 содержит 20–23 % хрома, 12–15 % вольфрама, 3–5 % молибдена, 1,5–2,5 % титана, 0,5–1,2 % алюминия, не более 0,08 % углерода, основа — никель. Такое легирование обеспечивает формирование упрочняющей -фазы на основе Ni(Al, Ti) при старении. Горячекатаный пруток после закалки от 1150–1180 C в воде или на воздухе имеет аустенитную структуру с размером зерна 20–60 мкм. Последующее старение при 750–800 C в течение 8–16 ч выделяет дисперсные частицы, повышающие жаропрочность.
Области применения
- Детали камер сгорания и жаровых труб газотурбинных установок ГТУ-10, ГТУ-16, ГТЭ-110.
- Крепёжные элементы выхлопных систем энергетических котлов, работающих на мазуте и природном газе.
- Шпиндели и направляющие втулки высокотемпературных печей отжига в металлургическом производстве.
- Элементы арматуры установок каталитического крекинга нефтеперерабатывающих заводов.
- Оснастка для термообработки в соляных ваннах и печах сопротивления при 950–1050 C.
- Детали газоходов и рекуператоров стекловаренных печей.
Технологические особенности обработки
Горячекатаный пруток КВК32 обрабатывается резанием твердосплавным инструментом (ВК8, ВК10) на скоростях 15–25 м/мин с обильным охлаждением. Сварка выполняется аргонодуговым способом с поддувом защитного газа; после сварки требуется термообработка — закалка и старение для восстановления свойств зоны термического влияния. Пруток подвергается горячей деформации при 1050–1150 C с последующей закалкой. Холодная гибка возможна при радиусе не менее 3 диаметров.
Условия эксплуатации и стойкость
Сплав КВК32 сохраняет работоспособность в окислительных средах при 1000–1100 C, в восстановительных — до 900 C. Предел длительной прочности при 1000 C за 1000 ч составляет не менее 35 МПа. Жаростойкость обеспечивается формированием плотной оксидной плёнки CrO с добавками оксидов вольфрама. Пруток устойчив к сульфидной коррозии при содержании серы в топливе до 2 %. В средах с хлоридами и щелочными металлами при температуре выше 800 C требуется защитное покрытие.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура прутка КВК32?
Длительная эксплуатация возможна до 1100 C в окислительной атмосфере. Кратковременный нагрев допускается до 1150 C без потери несущей способности.
Требуется ли термообработка после сварки прутков КВК32?
Да, после сварки выполняется закалка от 1150–1180 C и старение при 750–800 C. Без термообработки прочность сварного соединения снижается на 30–40 %.
Какой инструмент применяется для обработки прутка КВК32?
Используются твердосплавные пластины ВК8, ВК10, а также керамика на основе нитрида кремния. Скорость резания — 15–25 м/мин с интенсивным охлаждением.
Поставляется ли пруток КВК32 в термообработанном состоянии?
Пруток поставляется после горячей прокатки без окончательной термообработки. Закалка и старение выполняются потребителем после механической обработки.
