Металлические заготовки ВНМ5-3: жаропрочный никелевый сплав для деталей ГТД
Металлические заготовки ВНМ5-3 — полуфабрикаты из жаропрочного никелевого сплава системы Ni–Cr–W–Mo–Al–Ti, легированного бором и цирконием. Сплав относится к классу деформируемых жаропрочных материалов и предназначен для изготовления деталей горячего тракта газотурбинных двигателей, работающих при температурах до 750–800 C в условиях длительного нагружения. Заготовки поставляются в виде прутков, поковок и штамповок, прошедших вакуумно-дуговой или электрошлаковый переплав, что обеспечивает низкое содержание газов и неметаллических включений.
Химический состав и структура
Сплав ВНМ5-3 содержит никель как основу, хром в пределах 9–11 %, вольфрам 4,5–5,5 %, молибден 4,5–5,5 %, алюминий 3,5–4,5 %, титан 2,5–3,5 %. Микролегирование бором и цирконием повышает стойкость границ зёрен при высокотемпературной ползучести. Структура заготовок после деформации и термической обработки — -матрица с выделениями упрочняющей -фазы на основе Ni(Al, Ti).
Технические характеристики заготовок
| Показатель | Значение | Условия | Единица | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности | 1100 | 20 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Предел длительной прочности | 350 | 750 C, 100 ч | МПа | ГОСТ 10145 |
| Предел текучести | 750 | 20 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 12 | 20 C | % | ГОСТ 1497 |
| Диаметр прутков | 20–200 | поставка | мм | ГОСТ 2590 |
Технологические особенности
Заготовки ВНМ5-3 обладают ограниченной технологической пластичностью в литом состоянии, поэтому подвергаются гомогенизирующему отжигу при 1150–1180 C и последующей деформации в изотермических условиях. Обработка резанием возможна только твёрдосплавным инструментом с износостойкими покрытиями при скоростях 15–25 м/мин. Сварка выполняется в защитной атмосфере аргона с предварительным подогревом до 300–400 C.
Области применения
- Рабочие и сопловые лопатки турбин авиационных двигателей.
- Диски и роторы компрессоров высокого давления.
- Детали камер сгорания энергетических ГТУ.
- Крепёжные элементы горячего тракта в металлургических печах.
- Элементы выхлопных систем форсажных камер.
Нормативная база
- ТУ 14-1-хххх — технические условия на поставку прутков.
- ГОСТ 5639 — контроль величины зерна.
- ГОСТ 9450 — измерение твёрдости.
- ОСТ 1 90073 — ультразвуковой контроль поковок.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура заготовок ВНМ5-3?
Длительная эксплуатация возможна до 750–800 C. Кратковременный нагрев до 850 C допустим без существенной потери прочностных характеристик.
Поставляются ли заготовки ВНМ5-3 в термообработанном состоянии?
Да, прутки и поковки поставляются после полной термической обработки: закалка от 1080–1120 C с охлаждением на воздухе и старение при 750–800 C.
Какие виды переплава применяются для ВНМ5-3?
Используется вакуумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом для снижения содержания серы и газов.
Возможна ли сварка заготовок ВНМ5-3?
Сварка выполняется аргонодуговым методом с подогревом 300–400 C и последующей термообработкой для снятия остаточных напряжений.
