Отливки из жаропрочной стали ХН62МВКЮ в Минске

Отливки из жаропрочной стали ХН62МВКЮ: никелевый сплав для высокотемпературных узлов

Отливки из жаропрочной стали ХН62МВКЮ — это фасонные изделия из никелевого дисперсионно-твердеющего сплава системы Ni–Cr–Mo–W–Co–Al, легированного кобальтом, вольфрамом и алюминием. Сплав относится к классу литейных жаропрочных никелевых сплавов и сохраняет работоспособность при длительном воздействии температур до 900–950 C в окислительных средах. ХН62МВКЮ применяется преимущественно в литейном исполнении: из него получают лопатки, сопловые аппараты, детали камер сгорания и арматуру высокотемпературных газовых трактов.

Химический состав и структура

Основу сплава составляет никель — 55–62 %. Хром вводится в пределах 18–22 % и обеспечивает жаростойкость за счёт формирования плотной оксидной плёнки CrO. Молибден (8–10 %) и вольфрам (4–6 %) повышают жаропрочность, тормозя диффузионные процессы в твёрдом растворе. Кобальт (до 5 %) стабилизирует -фазу. Алюминий (2,5–3,5 %) совместно с титаном образует упрочняющую интерметаллидную -фазу Ni(Al, Ti), которая выделяется при старении и определяет предел длительной прочности.

Структура литого металла — аустенитная матрица с эвтектическими карбидами типа MeC и MeC по границам зёрен. Именно карбидная сетка лимитирует пластичность при комнатной температуре, поэтому режимы термической обработки подбирают индивидуально под толщину стенки отливки.

Механические свойства при рабочих температурах

Плотность сплава — 8,3–8,5 г/см. Коэффициент линейного расширения в интервале 20–800 C — 15,5–16,5 10 K. Предел длительной прочности при 900 C за 100 ч составляет не менее 90 МПа, что позволяет применять отливки в неохлаждаемых сопловых лопатках малоразмерных ГТД.

Технология получения отливок

Литьё выполняется по выплавляемым моделям в вакуумных индукционных печах при остаточном давлении 0,1–1,0 Па. Вакуумная среда предотвращает окисление алюминия и титана, а также снижает газонасыщенность расплава. Температура заливки — 1450–1520 C, температура формы — 900–1000 C. Направленная кристаллизация или монокристаллическое литьё применяется для лопаток с повышенными требованиями к сопротивлению ползучести.

После заливки отливки проходят:

• горячее изостатическое прессование при 1180–1220 C и давлении 150–180 МПа для залечивания усадочной пористости;
• гомогенизацию при 1150–1180 C в течение 4–8 ч;
• двухступенчатое старение: 1050–1080 C и 850–900 C с промежуточным охлаждением;
• контроль рентгенографией и люминесцентной дефектоскопией по ГОСТ 24034 и ГОСТ 3242.

Области применения

• Сопловые и рабочие лопатки турбин вспомогательных энергоустановок и газоперекачивающих агрегатов.
• Детали камер сгорания и жаровых труб промышленных печей.
• Арматура высокотемпературных газоходов металлургических агрегатов.
• Элементы крепежа и экраны установок пиролиза в нефтехимии.
• Корпусные детали турбонагнетателей систем наддува.

Ограничение по применению — восстановительные среды с высоким содержанием серы, где сульфидная коррозия ускоряет разрушение границ зёрен. В таких условиях требуется защитное алитирование или хромоалитирование поверхности.

Вопросы и ответы