Металлические заготовки ЭП318: жаропрочный никелевый сплав для деталей ГТД
Металлические заготовки ЭП318 — полуфабрикаты из жаропрочного никелевого сплава системы Ni–Cr–W–Mo–Al–Ti, выплавляемого по технологии вакуумно-индукционной плавки с последующим вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом. Сплав относится к классу деформируемых жаропрочных материалов и сохраняет работоспособность при длительной эксплуатации в интервале 700–900 C. Заготовки поставляются в виде прутков, поковок, штамповок и трубных заготовок, предназначенных для последующей механической и термической обработки.
Сортамент и состояние поставки
Металлургические заготовки ЭП318 выпускаются по отраслевым техническим условиям и стандартам авиационного металлургического производства. Основные позиции сортамента:
- прутки горячекатаные и кованые диаметром 20–200 мм, длина мерная 1,5–4 м;
- поковки и штамповки под механическую обработку с припуском 3–8 мм на сторону;
- трубные заготовки для изготовления деталей горячего тракта;
- заготовки для дисков, валов и лопаток газотурбинных установок.
Термическое состояние — закалка с последующим старением. Твёрдость в состоянии поставки составляет 250–320 HB в зависимости от сечения. Структура — аустенитная с равномерно распределёнными упрочняющими фазами.
Химический состав и механические свойства
Легирование обеспечивает стойкость к окислению и ползучести при высоких температурах. Основные элементы — никель (основа), хром 13–16 %, вольфрам 5–7 %, молибден 3–5 %, алюминий и титан в сумме 4–6 %. Содержание серы и фосфора ограничено на уровне 0,010 % каждого.
| Показатель | Значение | Температура испытания | Состояние | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 950 МПа | 20 C | после старения | пруток 60 мм |
| Предел текучести | 650 МПа | 20 C | после старения | поковка |
| Предел длительной прочности | 250 МПа | 800 C | 100 ч | база испытаний |
| Относительное удлинение | 12 % | 20 C | после старения | кратковременный разрыв |
Технологические особенности обработки
Заготовки ЭП318 обрабатываются резанием твердосплавным инструментом на скоростях 15–30 м/мин с интенсивным охлаждением. Склонность к наклёпу требует назначения промежуточных термообработок между черновыми и чистовыми операциями. Сварка выполняется аргонодуговым способом с предварительным подогревом до 200–300 C и последующей термообработкой сварного соединения.
Области применения
Заготовки используются в производстве деталей горячего тракта газотурбинных двигателей и установок:
- рабочие и сопловые лопатки турбин высокого давления;
- диски и роторы компрессоров и турбин;
- камеры сгорания и жаровые трубы энергетических ГТУ;
- детали выхлопных систем и переходных патрубков.
Эксплуатационные условия включают циклические термонагрузки, окислительные среды и контакт с продуктами сгорания топлива. Сплав устойчив к сульфидной коррозии при содержании серы в топливе до 0,5 %.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура заготовок ЭП318?
Длительная эксплуатация возможна до 900 C, кратковременная — до 1000 C. При 800 C предел длительной прочности на базе 100 ч составляет не менее 250 МПа.
В каком состоянии поставляются металлические заготовки ЭП318?
После закалки и старения с твёрдостью 250–320 HB. Прутки и поковки поступают с припуском под механическую обработку, структура — аустенитная с упрочняющими фазами.
Каким инструментом обрабатывается сплав ЭП318?
Твердосплавным инструментом с износостойким покрытием на скоростях 15–30 м/мин. Требуется интенсивное охлаждение и промежуточные термообработки для снятия наклёпа.
Применяется ли ЭП318 для энергетических газовых турбин?
Да, заготовки используются для дисков, лопаток и камер сгорания стационарных ГТУ. Сплав устойчив к сульфидной коррозии при содержании серы в топливе до 0,5 %.
