Прутки из сплавов ЭИ995-ВИ: жаропрочный никелевый сплав для деталей ГТД
Прутки из сплава ЭИ995-ВИ (ХН62МВКЮ-ВИ, ВЖ175-ВИ) — металлопродукция из сложнолегированного никелевого жаропрочного сплава, выплавляемого в вакуумно-индукционной печи с последующим вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом. Сочетание молибдена, вольфрама, кобальта, алюминия и ниобия обеспечивает высокую длительную прочность и сопротивление ползучести в интервале 700–950 C. Прутки поставляются в горячекатаном, кованом или обточенном состоянии с нормированным пределом длительной прочности и контролем макро- и микроструктуры.
Химический состав и структурные особенности
Сплав ЭИ995-ВИ относится к дисперсионно-твердеющим никелевым системам с интерметаллидным упрочнением по -фазе на основе Ni(Al, Ti, Nb). Вакуумный переплав снижает содержание газов, серы и неметаллических включений, что повышает технологическую пластичность при горячей деформации и стабильность свойств в готовых прутках.
- Никель — основа, 55–62 %
- Хром — 9–12 %, обеспечивает жаростойкость
- Молибден и вольфрам — суммарно 8–12 %, твёрдорастворное упрочнение
- Кобальт — 8–12 %, стабилизация -фазы
- Алюминий и ниобий — формирование упрочняющей фазы
- Углерод — не более 0,08 %, ограничение карбидной неоднородности
Механические свойства при повышенных температурах
Прутки термообрабатываются по режиму: закалка от 1080–1120 C с охлаждением на воздухе или в масле, старение при 750–800 C. После упрочняющей обработки достигается комплекс характеристик, пригодный для изготовления крепёжных деталей, лопаток и дисковых элементов газотурбинных установок.
| Температура испытания, C | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Длительная прочность за 100 ч, МПа |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 1180–1280 | 780–850 | 18–24 | — |
| 700 | 880–950 | 620–700 | 14–20 | 480–540 |
| 800 | 620–700 | 450–520 | 12–18 | 280–340 |
| 900 | 340–420 | 240–300 | 10–16 | 120–160 |
Сортамент и геометрические параметры
Прутки из ЭИ995-ВИ выпускаются диаметром от 10 до 200 мм. Для горячекатаных позиций характерна точность по ГОСТ 2590, для обточенных — шероховатость Ra не более 3,2 мкм. Кривизна нормируется на 1 м длины, концы обрезаются под прямым углом без заусенцев. Длина прутков — от 1 до 6 м в зависимости от способа изготовления.
- Горячекатаные прутки — диаметр 10–60 мм
- Кованые прутки — диаметр 60–200 мм
- Обточенные прутки — диаметр 20–150 мм, повышенная точность
- Шлифованные прутки — под механическую обработку на станках с ЧПУ
Области применения
Материал востребован в узлах, работающих при одновременном действии высоких температур и знакопеременных нагрузок. Прутки используются как заготовки для последующей механической обработки резанием, электроэрозионной обработки и сварки.
- Детали горячего тракта газотурбинных двигателей и установок
- Крепёж для камер сгорания и выхлопных систем
- Элементы арматуры высокотемпературных энергетических контуров
- Оснастка для термической обработки в печах сопротивления
- Детали авиационных двигателей, работающие до 900 C
- Заготовки для лопаточного аппарата и дисковых креплений
Технологические рекомендации по обработке
Обработка резанием выполняется твердосплавным инструментом с износостойким покрытием при пониженных скоростях и обильном охлаждении. Сварка возможна аргонодуговым способом с предварительным подогревом до 300–400 C и последующей термообработкой для снятия остаточных напряжений. Горячая деформация проводится в интервале 1050–1150 C с контролем температуры по всей длине заготовки.
Вопросы и ответы
Чем отличается ЭИ995-ВИ от ЭИ995 без вакуумного переплава?
Индекс «ВИ» обозначает вакуумно-индукционную выплавку. Это снижает содержание газов и неметаллических включений, повышает пластичность при горячей деформации и стабильность длительной прочности в готовых прутках.
Какая термообработка обеспечивает максимальную жаропрочность прутков?
Закалка от 1080–1120 C с охлаждением в масле или на воздухе и последующее старение при 750–800 C в течение 8–16 ч. Режим подбирается под требуемый комплекс длительной прочности и пластичности.
До какой температуры сохраняется работоспособность сплава?
Длительная эксплуатация возможна до 900 C, кратковременная — до 950 C. При 900 C предел длительной прочности за 100 ч составляет 120–160 МПа.
Поставляются ли прутки с контролем макроструктуры?
Да. Партия сопровождается сертификатом с результатами химического анализа, механических испытаний при комнатной и повышенной температуре, а также контроля макро- и микроструктуры.
