Прутки из сплавов Х27Ю5Т в Минске

Прутки из сплава Х27Ю5Т: жаропрочный прокат для нагревательных элементов

Прутки из сплава Х27Ю5Т — востребованная позиция сортового проката для производства резистивных нагревателей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах. Материал относится к группе хромоалюминиевых сплавов на железной основе с добавлением титана, что обеспечивает стабильную работу в окислительной атмосфере вплоть до 1300 C. В отличие от нихрома, сплав Х27Ю5Т имеет более высокое удельное электрическое сопротивление и меньшую плотность, что позволяет снизить массу нагревательных элементов при сохранении заданной мощности.

Технические условия на поставку прутков регламентируются ГОСТ 12766.1-90. Продукция поставляется в горячекатаном или кованом состоянии, диаметром от 8 до 120 мм. Поверхность прутков после механической обработки или травления не имеет окалины и дефектов, влияющих на дальнейший передел. Микроструктура сплава — ферритная с равномерно распределёнными карбонитридными включениями титана, которые препятствуют росту зерна при длительных термических нагрузках.

Химический состав и механические характеристики

Основные легирующие элементы сплава Х27Ю5Т — хром (26,0–28,0 %) и алюминий (4,6–5,3 %). Титан вводится в количестве 0,15–0,30 % для связывания углерода в стабильные карбиды, что предотвращает межкристаллитную коррозию и повышает ресурс работы при циклических нагревах. Содержание углерода ограничено 0,05 %, серы и фосфора — не более 0,015 % каждого.

Предел прочности прутков составляет 590–735 МПа, относительное удлинение — не менее 16 %. Твёрдость после поставки не превышает 217 HB. Сплав обладает высокой жаростойкостью: удельная убыль массы при испытании на воздухе при 1250 C в течение 100 часов не превышает 1,5 г/мч. Максимальная рабочая температура нагревателя из проволоки, изготовленной из прутков Х27Ю5Т, достигает 1300 C, однако для обеспечения ресурса 10 000 часов рекомендуется ограничивать температуру поверхности элемента до 1200 C.

Эксплуатационные свойства и ограничения

Сплав Х27Ю5Т предназначен исключительно для работы в окислительной атмосфере. При нагреве на поверхности формируется плотная плёнка AlO, обладающая самозалечивающим эффектом при кратковременных перегревах. В восстановительных средах, содержащих водород или оксид углерода, а также в атмосферах с соединениями серы, защитная плёнка разрушается, что приводит к ускоренной коррозии. Не допускается эксплуатация нагревателей из Х27Ю5Т в вакууме при температурах выше 800 C из-за испарения алюминия.

Прутки хорошо поддаются горячей деформации при 900–1150 C. Холодная пластическая деформация ограничена из-за склонности материала к хрупкому разрушению при температурах 400–600 C — в зоне отпускной хрупкости. Механическая обработка резанием затруднена вследствие высокой вязкости и налипания стружки, поэтому применяются твёрдосплавные инструменты с обильным охлаждением.

Применение прутков Х27Ю5Т

Прутки используются преимущественно как заготовка для последующего волочения на проволоку или изготовления ленты. Конечная продукция применяется в следующих отраслях:

• промышленные электропечи сопротивления — спиральные и зигзагообразные нагреватели для камерных, шахтных и колпаковых печей;
• термическое оборудование — нагревательные элементы для печей цементации, азотирования и закалки;
• установки для обработки стекла — нагреватели ванн отжига и камер моллирования;
• керамическая промышленность — печи обжига с рабочей температурой до 1250 C;
• лабораторные муфельные печи и калориферы с открытым нагревательным элементом.

Для спиральных нагревателей, работающих при 1200–1300 C, диаметр прутка выбирается с учётом поверхностной нагрузки, которая не должна превышать 8–10 Вт/см. При расчёте шага навивки учитывается значительное тепловое расширение сплава — коэффициент линейного расширения составляет 16,0 10 К в интервале 20–1000 C.

Особенности выбора и поставки

При заказе прутков Х27Ю5Т необходимо указывать диаметр, состояние поставки (термообработанное или без термической обработки), группу отделки поверхности. Для изготовления проволоки диаметром менее 3 мм применяются прутки, прошедшие обточку или шлифовку, чтобы исключить поверхностные дефекты, приводящие к обрывам при волочении. Допускаемые отклонения по диаметру для горячекатаных прутков — 1,5 %, для кованых — 3 мм на диаметр.

Сплав Х27Ю5Т не сваривается дуговой сваркой из-за склонности к росту зерна в зоне термического влияния. Соединение нагревательных элементов с выводными стержнями выполняется контактной сваркой или механическим обжатием в гильзах из нержавеющей стали. При монтаже спиралей не допускается опирание витков на огнеупорную кладку из материалов, содержащих оксиды железа, — это вызывает локальную коррозию при рабочих температурах.

Вопросы и ответы