Стальная полоса ЭП164: жаропрочный сплав для высокотемпературных узлов
Стальная полоса ЭП164 — это сортовой прокат из жаропрочного дисперсионно-твердеющего сплава на никель-хромовой основе, выплавляемого в вакуумно-индукционных печах с последующим электрошлаковым или вакуумно-дуговым переплавом. Сплав ЭП164 относится к классу сложнолегированных аустенитных материалов и предназначен для длительной эксплуатации при температурах до 750–800 C в окислительных и науглероживающих средах. Полоса поставляется в горячекатаном, кованом или холоднокатаном состоянии с регламентированной термообработкой — закалкой и старением, обеспечивающей выделение упрочняющих фаз '-типа.
В отличие от рядовых жаропрочных сталей аустенитного класса, полоса ЭП164 сохраняет высокие значения длительной прочности и сопротивления ползучести в интервале 650–800 C. Предел длительной прочности при 700 C за 1000 ч составляет не менее 180–220 МПа в зависимости от режима старения. Материал обладает удовлетворительной технологичностью при горячей деформации и сваривается аргонодуговой сваркой с предварительным и сопутствующим подогревом.
Сортамент и технические параметры
Полоса из сплава ЭП164 выпускается толщиной от 4 до 60 мм, шириной от 40 до 250 мм и длиной до 3000 мм. Кромки — обрезные или необрезные, допускается механическая обработка до шероховатости Ra 6,3 мкм. Поставка осуществляется по ведомственным техническим условиям, поскольку марка ЭП164 относится к металлургической номенклатуре специального назначения.
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 620 | 20 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Длительная прочность | 200 | 700 C, 1000 ч | МПа | ГОСТ 10145 |
| Относительное удлинение | 18 | 20 C | % | ГОСТ 1497 |
| Плотность | 8,2–8,4 | 20 C | г/см | ГОСТ 8.024 |
| Рабочая температура | до 800 | длительно | C | — |
Химический состав и структура
Основу сплава ЭП164 составляет никель (не менее 55–60 %) с легированием хромом (14–17 %), титаном, алюминием, молибденом и вольфрамом. Упрочнение достигается за счёт выделения интерметаллидной '-фазы при старении. Структура после термообработки — аустенитная с равномерно распределёнными упрочняющими частицами. Содержание вредных примесей (серы, фосфора, свинца, висмута) жёстко ограничено, что критично для длительной работы под нагрузкой.
Области применения
- Детали камер сгорания и жаровых труб газотурбинных установок и авиационных двигателей.
- Элементы крепежа и силовые шпильки высокотемпературных печей сопротивления и нагревательных агрегатов.
- Оснастка для термообработки: поддоны, корзины, направляющие, работающие в печах с защитной атмосферой.
- Узлы энергетических котлов и пароперегревателей с температурой пара свыше 650 C.
- Детали арматуры и трубопроводов в установках каталитического крекинга и пиролиза нефтехимии.
- Элементы выхлопных систем и теплообменников металлургических агрегатов.
Технологические особенности обработки
Полоса ЭП164 обрабатывается резанием с применением твердосплавного инструмента на пониженных скоростях и обильным охлаждением. Гибка в холодном состоянии ограничена минимальным радиусом 3–4 толщины; для меньших радиусов требуется подогрев до 300–400 C. Сварка выполняется аргонодуговым способом с присадочным материалом на никелевой основе; после сварки рекомендуется термообработка для снятия напряжений и восстановления свойств зоны термического влияния.
Вопросы и ответы
Чем отличается полоса ЭП164 от полосы из стали 12Х18Н10Т?
Сплав ЭП164 — дисперсионно-твердеющий никель-хромовый материал с рабочей температурой до 800 C и пределом длительной прочности при 700 C не менее 200 МПа, тогда как 12Х18Н10Т — аустенитная коррозионностойкая сталь с рабочей температурой до 600 C и существенно меньшей жаропрочностью.
В каком состоянии поставляется полоса ЭП164?
Поставка осуществляется после закалки и старения, обеспечивающих заданный уровень прочности и пластичности. Возможна поставка в горячекатаном состоянии без упрочняющей термообработки по согласованию с потребителем.
Допускается ли сварка полосы ЭП164 без последующей термообработки?
Для неответственных соединений, работающих при температурах ниже 600 C, допускается сварка без последующей термообработки. Для ответственных узлов, эксплуатируемых при 650–800 C, рекомендуется аустенизация или старение сварного соединения.
Какие отрасли применяют полосу ЭП164?
Авиадвигателестроение, энергетическое машиностроение, нефтехимия, металлургия — везде, где требуются детали, длительно работающие при 650–800 C под нагрузкой в агрессивных средах.
