Металлические отливки из сплава ХН65ВМТЮ: жаропрочное литьё для газотурбинных узлов
Металлические отливки ХН65ВМТЮ — это фасонные изделия из никелевого жаропрочного сплава системы Ni–Cr–W–Mo–Ti–Al, получаемые литьём по выплавляемым моделям. Сплав относится к классу дисперсионно-твердеющих деформируемых жаропрочных материалов и одновременно применяется для литых деталей, работающих при температуре до 750–800 C. Химический состав регламентируется ГОСТ 5632 и ТУ металлургических заводов; базовые легирующие элементы — хром 15–17 %, вольфрам 4,5–5,5 %, молибден 3,5–4,5 %, титан 1,1–1,6 %, алюминий 1,3–1,8 %. Упрочнение достигается выделением -фазы Ni(Al, Ti) при старении.
Технологические особенности литья
Отливки ХН65ВМТЮ формируют методом литья по выплавляемым моделям с последующей термической обработкой: гомогенизацией при 1180–1200 C, закалкой в воздухе или на воздушном потоке и двухступенчатым старением при 850 C и 750 C. Литейные свойства сплава ограничены узким интервалом кристаллизации, поэтому применяют направленную кристаллизацию или равноосное литьё в керамические формы с предварительным подогревом до 900–1000 C. Усадка составляет 1,8–2,2 %, что учитывается при проектировании литниково-питающих систем.
Ключевые параметры литых заготовок:
- предел длительной прочности при 700 C за 1000 ч — не менее 280 МПа;
- предел текучести при 20 C — 700–780 МПа;
- относительное удлинение при растяжении — 8–12 %;
- жаропрочность при 800 C — до 150 МПа (100 ч);
- плотность — 8,3–8,5 г/см;
- рабочий интервал температур — от –60 C до +800 C.
Номенклатура и типоразмеры отливок
Литейные цеха поставляют отливки ХН65ВМТЮ массой от 0,05 до 40 кг с толщиной стенки 2–25 мм. Типовые позиции:
- лопатки турбин и сопловые аппараты ГТД;
- корпуса камер сгорания и жаровые трубы;
- детали арматуры высокого давления (затворы, седла);
- элементы крепления выхлопных систем энергоустановок;
- заготовки под механическую обработку для нефтегазового оборудования.
Сравнение с близкими сплавами
| Сплав | Рабочая температура, C | Предел текучести при 20 C, МПа | Плотность, г/см | Основное применение |
|---|---|---|---|---|
| ХН65ВМТЮ | до 800 | 700–780 | 8,3–8,5 | лопатки ГТД, арматура |
| ХН62МВКЮ | до 750 | 650–720 | 8,4–8,6 | камеры сгорания |
| ХН77ТЮР | до 700 | 620–700 | 8,2–8,4 | диски, крепёж |
| ЖС6У | до 1000 | 800–900 | 8,5–8,7 | рабочие лопатки ГТД |
Контроль качества и дефектоскопия
Отливки ХН65ВМТЮ подвергают рентгенографическому контролю по ГОСТ 7512, ультразвуковой дефектоскопии и люминесцентной капиллярной проверке. Допуски на размеры назначают по ГОСТ 26645 (класс точности 5–7). Химический состав подтверждают спектральным анализом, механические свойства — испытаниями на растяжение при 20 C и 700 C. Твёрдость после старения — 280–340 HB.
Области применения
Литьё из ХН65ВМТЮ востребовано в газотурбинных установках энергетических и газоперекачивающих станций, авиационных двигателях, химических реакторах высокого давления и арматуре паропроводов. Детали работают в условиях сульфидно-хлоридной коррозии, знакопеременных термических нагрузок и эрозионного воздействия продуктов сгорания.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура отливок ХН65ВМТЮ?
Длительная эксплуатация возможна до 750–800 C. При 800 C предел длительной прочности за 100 ч составляет около 150 МПа.
Каким методом получают отливки ХН65ВМТЮ?
Основной способ — литьё по выплавляемым моделям в керамические формы с подогревом 900–1000 C. Для ответственных лопаток применяют направленную кристаллизацию.
Проводится ли термообработка после литья?
Да. Обязательны гомогенизация при 1180–1200 C, закалка и двухступенчатое старение при 850 C и 750 C для выделения упрочняющей -фазы.
Какие дефекты контролируются в отливках?
Рентгенография по ГОСТ 7512 выявляет газовые и усадочные раковины, УЗК — внутренние несплошности, капиллярная дефектоскопия — поверхностные трещины.
