Пруток ТКЛР ЭП333: прецизионный сплав с нормируемым температурным расширением
Пруток ТКЛР ЭП333 — металлопродукция из прецизионного сплава на железоникелевой основе, легированного кобальтом, с регламентированным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Сплав ЭП333 относится к классу инварных и суперинварных материалов и поставляется в виде горячекатаных и холоднотянутых прутков круглого, квадратного и шестигранного сечения. Ключевая особенность марки — стабильность геометрических размеров деталей при изменении температуры в диапазоне –60…+450 C, что обеспечивается низким и предсказуемым значением .
В отличие от конструкционных сталей, где ТКЛР не нормируется, для ЭП333 этот параметр является основным критерием приёмки. Значение в интервале +20…+100 C составляет (0,5–1,0)10 K, что на порядок ниже, чем у стали 20 или 12Х18Н10Т. Именно поэтому пруток ТКЛР ЭП333 востребован там, где требуется сохранить зазор, натяг или базу измерения при нагреве.
Химический состав и структурные особенности
Сплав построен на системе Fe–Ni–Co с добавками титана и алюминия, обеспечивающими дисперсионное твердение. Типичный состав:
- никель — 32–34 %;
- кобальт — 3,5–5,0 %;
- титан — 1,2–1,8 %;
- алюминий — 0,5–1,0 %;
- углерод — не более 0,05 %;
- железо — основа.
После закалки и старения структура представляет собой -твёрдый раствор с выделениями интерметаллидной фазы (NiTi). Такое строение даёт сочетание низкого ТКЛР и повышенной упругости, что отличает ЭП333 от классического инвара 36Н.
Сортамент и механические свойства
Прутки поставляются диаметром от 6 до 120 мм, с предельным отклонением по h9–h11 для холоднотянутых и по B по ГОСТ 2590 для горячекатаных. Твёрдость в состоянии поставки — 180–240 HB, после старения — до 45 HRC.
| Диаметр, мм | ТКЛР, 10 K | в, МПа | , % | Термообработка |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 0,8 | 1100 | 8 | закалка + старение |
| 20 | 0,9 | 1050 | 10 | закалка + старение |
| 40 | 1,0 | 980 | 12 | нормализация |
| 60 | 1,0 | 930 | 14 | нормализация |
| 100 | 1,1 | 880 | 16 | отжиг |
Технологические операции и обработка
Пруток ЭП333 обрабатывается резанием удовлетворительно: точение, фрезерование и сверление возможны без предварительного отжига при твёрдости до 240 HB. Сварка плавлением затруднена из-за склонности к образованию горячих трещин; для неразъёмных соединений применяют пайку или диффузионную сварку. Полировка и доводка поверхности выполняются абразивными пастами на основе оксида хрома.
Области применения
- детали оптических и лазерных систем: оправы зеркал, юстировочные узлы;
- элементы измерительных приборов: базы координатно-измерительных машин, штоки индикаторов;
- авиационные и ракетные конструкции: узлы сопряжения с керамикой и композитами;
- электронная промышленность: корпуса СВЧ-приборов, держатели волноводов;
- криогенная техника: элементы арматуры и датчиков при –60…–196 C.
Вопросы и ответы
Чем ЭП333 отличается от инвара 36Н?
ЭП333 содержит кобальт и титан, что снижает ТКЛР до 0,5–1,010 K против 1,5–2,010 K у 36Н, и повышает прочность после старения.
Какой ТКЛР у прутка ЭП333 в интервале +20…+100 C?
Нормируемое значение — не более 1,010 K; фактический разброс по партии не превышает 0,110 K.
Можно ли сваривать пруток ЭП333?
Сварка плавлением не рекомендуется из-за горячих трещин; применяют пайку припоями ПСр-45 или диффузионную сварку в вакууме.
Какая термообработка обеспечивает минимальный ТКЛР?
Закалка с 950–1000 C в воде и старение при 700–750 C в течение 4–8 ч дают минимальное значение и максимальную прочность.
