Отливки из жаропрочной стали ХН56ВМКЮ в Минске

Отливки из жаропрочной стали ХН56ВМКЮ: никелевый сплав для литых деталей ГТУ

ХН56ВМКЮ — деформируемый никелевый жаропрочный сплав системы Ni–Cr–W–Mo–Co–Al–Ti, применяемый в том числе для получения фасонных отливок методами точного литья. Отливки из жаропрочной стали ХН56ВМКЮ (по классификации жаропрочных сплавов — никелевые) сохраняют работоспособность при длительной эксплуатации в интервале 700–900 C и кратковременно — до 1000 C. Основное назначение литых заготовок — детали горячего тракта газотурбинных установок, где требуется сочетание жаропрочности, сопротивления термической усталости и стойкости к газовой коррозии.

Химический состав и структура литого металла

Сплав легирован хромом (14–16 %), вольфрамом (4,5–6,0 %), молибденом (2,5–4,0 %), кобальтом (до 5 %), алюминием и титаном суммарно 4,0–5,5 %. Упрочнение обеспечивается выделением интерметаллидной -фазы на основе Ni(Al, Ti) при термической обработке. В литом состоянии структура представляет собой -твёрдый раствор с дендритной ликвацией; после гомогенизации и старения формируется равномерно распределённая -фаза, что повышает длительную прочность. Содержание углерода ограничено (0,08 %), что снижает риск образования карбидной сетки по границам зёрен.

Технология получения отливок

Фасонные отливки получают литьём по выплавляемым моделям в вакуумных индукционных печах. Вакуумная плавка и заливка предотвращают насыщение металла кислородом и азотом, а также испарение легирующих элементов. Точность размеров при литье по выплавляемым моделям — 5–7 класс по ГОСТ 26645, шероховатость поверхности — Rz 20–40 мкм. Термическая обработка включает гомогенизацию при 1150–1180 C, закалку в воздушной среде и старение при 750–800 C. Для ответственных деталей применяют горячее изостатическое прессование (ГИП) при 1180–1200 C и давлении 150–180 МПа для устранения усадочной пористости.

Механические свойства литых заготовок

Области применения литых деталей

• Лопатки и сопловые аппараты турбин газоперекачивающих агрегатов (ГПА) мощностью 16–32 МВт.
• Детали камер сгорания и переходных патрубков энергетических ГТУ, работающих на природном газе.
• Арматура высокотемпературных трубопроводов и коллекторов систем отбора воздуха.
• Элементы крепления жаровых труб в установках каталитического крекинга нефтеперерабатывающих производств.
• Детали выхлопных систем турбонаддува судовых и стационарных дизелей.

Эксплуатационные ограничения

Длительная работа при температуре выше 900 C приводит к коагуляции -фазы и падению длительной прочности. В средах с высоким содержанием сернистых соединений и ванадия требуется защитное покрытие (NiCrAlY или алитирование), поскольку хромовый резерв сплава при 850–900 C расходуется на образование оксидной плёнки. Термоциклирование в диапазоне 20–900 C вызывает накопление термической усталости; ресурс литых деталей при числе циклов более 5000 сокращается. Ремонт литых заготовок сваркой ограничен из-за склонности к образованию горячих трещин; допускается локальная наплавка с предварительным подогревом до 350–400 C.

Контроль качества отливок

• Рентгенографический контроль внутренних дефектов по ГОСТ 7512 — допустимые поры не более 2 мм.
• Люминесцентная дефектоскопия поверхностных трещин по ГОСТ 3242.
• Ультразвуковая толщинометрия стенок отливок сложной геометрии.
• Спектральный анализ химического состава каждой плавки на оптико-эмиссионном спектрометре.
• Испытания на длительную прочность образцов-свидетелей, отлитых вместе с партией.

Вопросы и ответы