Прутки из сплава ЭИ626: жаропрочный никелевый прокат для газотурбинных узлов
Прутки из сплава ЭИ626 (ХН77ТЮР, по ГОСТ 5632) — деформируемый никелевый жаропрочный материал, упрочняемый выделением интерметаллидной -фазы на основе Ni3(Ti, Al). Сплав относится к системе Ni–Cr–Ti–Al с легированием вольфрамом и бором, что обеспечивает сохранение прочности при длительной работе в интервале 700–800 C. Прутки поставляют в горячекатаном, кованом или холоднотянутом состоянии с последующей термической обработкой — закалкой и старением.
Сортамент и технические условия
Геометрия и допуски регламентируются ГОСТ 2590, ГОСТ 2591, ГОСТ 14955, а также отраслевыми ТУ на жаропрочный прокат. Диаметр горячекатаных прутков — 8–200 мм, кованых — до 350 мм, холоднотянутых — 3–30 мм с полем допуска h9–h11. Кривизна нормируется из расчёта не более 0,5 % длины для холоднотянутых позиций.
- ГОСТ 5632 — марки высоколегированных сталей и сплавов, химический состав
- ГОСТ 2590 / ГОСТ 2591 — сортамент горячекатаного круглого и квадратного проката
- ГОСТ 14955 — прокат круглый со специальной отделкой поверхности
- ГОСТ 5949 — прутки коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные
- ТУ 14-1-ххх — прокат для лопаток и дисков газотурбинных двигателей
Химический состав и структура
Основу составляет никель (основа), хром — 19–22 %, титан — 2,4–2,8 %, алюминий — 0,6–1,0 %, вольфрам — 4,5–5,5 %, бор — до 0,008 %, углерод — не более 0,08 %. Соотношение титана и алюминия подобрано для формирования когерентной -фазы, когерентной матрице . После старения при 700–750 C выделяется до 35–40 % упрочняющей фазы, что даёт предел длительной прочности 100750 порядка 280–320 МПа.
Механические свойства
| Состояние | в, МПа | 0,2, МПа | , % | Твердость HB |
|---|---|---|---|---|
| Горячекатаный, закалка + старение | 1180–1320 | 780–880 | 18–24 | 285–340 |
| Кованый, термообработанный | 1150–1280 | 750–850 | 20–26 | 270–330 |
| Холоднотянутый, старение | 1250–1400 | 850–950 | 12–18 | 320–380 |
| При 750 C, длительная прочность | 100 — 280–320 | — | 8–14 | — |
Технологические особенности обработки
Обработка резанием прутков в термоупрочнённом состоянии затруднена из-за склонности к наклёпу и низкой теплопроводности (11 Вт/(мК)). Рекомендуется применять твердосплавный инструмент класса P25–P35 с износостойким покрытием, скорости резания — 20–35 м/мин, обильное охлаждение. Сварка плавлением ограничена; для соединений используют диффузионную сварку или пайку в вакууме.
Области применения
- Лопатки и рабочие колёса турбин авиационных ГТД и энергетических ГТУ
- Диски, валы и крепёж горячего тракта газоперекачивающих агрегатов
- Детали камер сгорания и сопловых аппаратов, работающие при 700–800 C
- Оснастка для горячей штамповки и прессования в металлургии
- Элементы арматуры высокотемпературных паропроводов и реакторов
Вопросы и ответы
Какой аналог у сплава ЭИ626 по зарубежным стандартам?
Ближайший зарубежный аналог — Nimonic 90 (UNS N07090) по составу и уровню жаропрочности. Возможны также сопоставления с российским ХН77ТЮР по ГОСТ 5632.
При какой температуре эксплуатируются прутки из ЭИ626?
Длительная рабочая температура — 700–800 C. Кратковременно допустим нагрев до 850–900 C без существенной потери прочности.
Какой режим термообработки применяется для прутков?
Закалка при 1080–1120 C с охлаждением на воздухе или в масле, затем старение при 700–750 C в течение 8–16 ч. Режим уточняется по ТУ на конкретный сортамент.
Возможна ли сварка прутков ЭИ626?
Сварка плавлением затруднена из-за склонности к образованию горячих трещин. Применяют диффузионную сварку в вакууме или высокотемпературную пайку припоями на никелевой основе.
