Прутки из сплавов ЭП4-ВИ: жаропрочный никелевый сплав для деталей ГТД
Прутки из сплава ЭП4-ВИ (ХН77ТЮР-ВИ) — горячекатаный или кованый сортовой прокат из дисперсионно-твердеющего никелевого сплава, выплавляемого методом вакуумно-индукционной плавки с последующим вакуумно-дуговым или электрошлаковым переплавом. Сочетание высокого содержания никеля (основа), хрома 19–22 %, титана 2,4–2,8 %, алюминия 0,6–1,0 % и бора обеспечивает предел длительной прочности при 700–750 C на уровне 340–400 МПа за 100 ч. Маркировка «ВИ» указывает на вакуумно-индукционную технологию, гарантирующую пониженное содержание газов и неметаллических включений.
Сортамент и технические параметры
Прутки поставляются в термообработанном состоянии (закалка + старение) с нормированным пределом текучести и ударной вязкостью. Диаметр проката — от 10 до 200 мм, длина — 1–6 м. Кривизна на 1 м длины не превышает 3 мм для прутков диаметром до 60 мм. Твёрдость после старения — 280–340 HB. Сплав сохраняет работоспособность в интервале –196…+750 C при кратковременном нагреве до 800 C.
| Диаметр, мм | Предел текучести, МПа | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Твёрдость, HB |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 680 | 1080 | 18 | 300 |
| 40 | 660 | 1050 | 16 | 295 |
| 80 | 640 | 1020 | 14 | 285 |
| 120 | 620 | 980 | 12 | 280 |
Области применения
- Диски, лопатки и рабочие колёса турбин авиационных ГТД и энергетических ГТУ.
- Крепёжные элементы горячего тракта: болты, шпильки, гайки, работающие при 650–750 C.
- Детали камер сгорания и жаровых труб газотурбинных установок.
- Оснастка для горячей штамповки и прессования в металлургическом производстве.
- Элементы арматуры высокотемпературных паропроводов и реакторных установок.
- Пружины и упругие элементы, эксплуатируемые в условиях термоциклирования.
Технологические особенности обработки
Обработка резанием прутков ЭП4-ВИ затруднена из-за склонности к наклёпу и низкой теплопроводности. Рекомендуется применение твердосплавного инструмента с износостойким покрытием, режимы резания — пониженные скорости (15–25 м/мин) при обильном охлаждении. Сварка возможна аргонодуговым способом с последующей термообработкой для восстановления свойств. Горячая деформация проводится при 1050–1150 C с обязательной закалкой в воде или на воздухе.
Нормативная база и контроль качества
- ГОСТ 23705 — сортамент и технические требования к пруткам из жаропрочных сплавов.
- ОСТ 1 90127 — отраслевой стандарт для авиационного применения.
- Контроль макро- и микроструктуры: зерно не крупнее 3–5 баллов по ГОСТ 5639.
- Ультразвуковая дефектоскопия сплошности металла.
- Испытания на длительную прочность при 700 C и 750 C.
Вопросы и ответы
Чем отличается ЭП4-ВИ от ЭП4 без индекса ВИ?
Индекс «ВИ» обозначает вакуумно-индукционную выплавку, обеспечивающую сниженное содержание кислорода, азота и водорода, что повышает длительную прочность и пластичность при высоких температурах.
Какая максимальная рабочая температура прутков ЭП4-ВИ?
Длительная эксплуатация возможна до 750 C, кратковременная — до 800 C. При 700 C предел длительной прочности за 100 ч составляет не менее 340 МПа.
В каком состоянии поставляются прутки?
Прутки поставляются после полной термообработки: закалка при 1080–1120 C и старение при 700–750 C. Твёрдость — 280–340 HB.
Применяется ли ЭП4-ВИ для аддитивных технологий?
Сплав используется для производства порошков и проволоки для лазерной наплавки и селективного лазерного плавления деталей горячего тракта ГТД.
