Металлические заготовки 38НКД-ВИ: прецизионные прутки из инварного сплава
Металлические заготовки 38НКД-ВИ — горячекатаные и холоднотянутые прутки из инварного сплава системы Fe–Ni–Co, выплавляемого методом вакуумно-индукционной обработки (суффикс ВИ). Сплав 38НКД относится к классу прецизионных материалов с регламентированным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР) и применяется там, где требуется геометрическая стабильность конструкции при изменении температуры. Вакуумно-индукционная выплавка обеспечивает пониженное содержание газов, неметаллических включений и серы, что критично для заготовок, работающих в условиях знакопеременных температур.
Химический состав и структура
Основа сплава — никель 37–39 % и кобальт 12–14 %, остальное — железо. Легирование кобальтом снижает ТКЛР в интервале –60…+100 C. Углерод удерживается в пределах 0,03 %, что исключает выделение карбидной фазы по границам зерен. Вакуумно-индукционная технология даёт содержание кислорода не выше 0,002 % и водорода не выше 0,0005 %. Структура — однофазный -твёрдый раствор с размером зерна 5–8 баллов по ГОСТ 5639.
Сортамент и геометрические параметры
- Прутки горячекатаные: диаметр 20–120 мм, длина 2–6 м
- Прутки холоднотянутые: диаметр 6–30 мм, квалитет h9–h11
- Кованые заготовки: сечение до 200 200 мм под последующую механическую обработку
- Поковки по ГОСТ 1133 с припуском под точение 3–5 мм на сторону
- Шлифованные прутки с шероховатостью Ra 1,6 мкм
Физико-механические свойства
| Параметр | Значение | Условие | Метод | Ед. изм. |
|---|---|---|---|---|
| ТКЛР | 0,5–1,5 | –60…+100 C | ГОСТ 10994 | 10 1/C |
| Предел прочности | 490–640 | 20 C | ГОСТ 1497 | МПа |
| Предел текучести | 280 | 20 C | ГОСТ 1497 | МПа |
| Относительное удлинение | 25 | 20 C | ГОСТ 1497 | % |
| Твёрдость | 150–190 | после отжига | HB | — |
| Точка Кюри | 230 | — | магнитометрия | C |
Технологические особенности заготовок
Заготовки 38НКД-ВИ поставляются в термообработанном состоянии с регламентированным отжигом при 850–900 C и последующим медленным охлаждением. Такая обработка снимает наклеп и стабилизирует ТКЛР. При механической обработке на токарных станках с ЧПУ сплав склонен к наростообразованию, поэтому применяют твердосплавный инструмент с износостойким покрытием и СОЖ на масляной основе. Сварка заготовок ограничена из-за склонности к горячим трещинам; соединения выполняют пайкой или механическим крепежом.
Области применения
- Оптические скамьи и корпуса лазерных интерферометров
- Опорные элементы эталонных измерительных машин и координатно-измерительных систем
- Детали криогенной арматуры и трубопроводов сжиженного газа
- Элементы гироскопов и навигационных приборов авиационной техники
- Оснастка для электронно-лучевой сварки и вакуумных установок
- Корпусные детали приборов, эксплуатируемых в диапазоне –60…+100 C
Нормативная база
Поставка осуществляется по ГОСТ 10994-74 (сплавы прецизионные) и ТУ производителей с указанием метода выплавки ВИ. Контроль ТКЛР проводится на дилатометрах по ГОСТ 10994. Каждая партия сопровождается сертификатом с фактическими значениями ТКЛР в заданном температурном интервале.
Вопросы и ответы
Чем заготовки 38НКД-ВИ отличаются от 38НКД открытой выплавки?
Вакуумно-индукционная выплавка снижает содержание кислорода до 0,002 % и водорода до 0,0005 %, что уменьшает анизотропию ТКЛР и повышает стабильность размеров после механической обработки.
В каком температурном диапазоне сохраняется минимальный ТКЛР?
Регламентированный минимум ТКЛР 0,5–1,5 10 1/C обеспечивается в интервале –60…+100 C; за пределами диапазона значение возрастает.
Возможна ли сварка заготовок 38НКД-ВИ?
Сплав склонен к образованию горячих трещин при сварке плавлением. Рекомендуются паяные соединения или механический крепёж; при необходимости сварки применяют предварительный подогрев и последующую термообработку.
Какой инструмент применяется при точении заготовок?
Используют твердосплавные пластины класса P20–P30 с покрытием TiAlN и СОЖ на масляной основе; скорость резания 60–90 м/мин, подача 0,1–0,2 мм/об.
