Стальные поковки из сплава ХН38ВТ: жаропрочный никелевый сплав для тяжелонагруженных узлов
Поковки из сплава ХН38ВТ — это изделия, получаемые горячей пластической деформацией (ковкой, штамповкой, прессованием) из жаропрочного никель-хромового сплава системы Ni–Cr–W–Mo–Al–Ti. Сплав ХН38ВТ (аналог ЭИ703, близок к зарубежному Nimonic 90) относится к дисперсионно-твердеющим сплавам и сохраняет высокую прочность при температурах до 750–800 C. Именно сочетание «стальные поковки + ХН38ВТ» означает, что заготовка прошла ковку с контролем степени укова и термообработку по режиму: закалка от 1080–1120 C в масло или на воздух, старение при 700–750 C в течение 4–16 ч.
Ключевое отличие поковок из ХН38ВТ от поковок из углеродистых и низколегированных сталей — сохранение предела длительной прочности при рабочей температуре. Предел кратковременной прочности при 20 C составляет 1100–1250 МПа, при 700 C — 650–750 МПа; предел длительной прочности за 1000 ч при 700 C — не менее 280–320 МПа. Поковки изготавливают по ГОСТ 11306, ГОСТ 25054, а также по отраслевым ТУ с приёмкой по ОСТ 1 90127 и контролем макро- и микроструктуры.
Технические характеристики поковок из ХН38ВТ
| Параметр | Значение | Условие контроля | Метод испытания | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1100–1250 МПа | 20 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Предел текучести 0,2 | 680–780 МПа | 20 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | не менее 20 % | 20 C | растяжение | ГОСТ 1497 |
| Длительная прочность 1000 | не менее 300 МПа | 700 C | длительное растяжение | ГОСТ 10145 |
| Твёрдость HB | 285–360 | после старения | Бринелль | ГОСТ 9012 |
| Ударная вязкость KCU | не менее 25 Дж/см | 20 C | ударный изгиб | ГОСТ 9454 |
Технологические особенности ковки
Сплав ХН38ВТ обладает узким интервалом горячей деформации: ковку ведут в диапазоне 1150–1000 C с обязательным подогревом инструмента до 300–400 C. Превышение температуры нагрева выше 1180 C приводит к пережогу и росту зерна, что снижает длительную прочность. Степень укова по сечению должна быть не менее 30 %, а суммарная — не менее 50 % для обеспечения однородной мелкозернистой структуры (зерно 3–6 баллов по ГОСТ 5639).
Поковки из ХН38ВТ подвергают черновой и чистовой механической обработке с учётом склонности сплава к наклёпу. Обработку резанием выполняют твердосплавным инструментом на пониженных режимах: скорость резания 15–30 м/мин, подача 0,1–0,3 мм/об. После ковки обязательна зачистка поверхностных дефектов и удаление обезуглероженного слоя.
Области применения
- Диски и лопатки газотурбинных двигателей, работающие при 650–750 C.
- Крепёжные детали (болты, шпильки, гайки) камер сгорания и выхлопных систем.
- Клапаны и седла выпускных систем форсированных ДВС.
- Детали арматуры высокотемпературных паропроводов и теплообменников.
- Заготовки для штампов горячей деформации в металлургии.
- Элементы крепления в установках каталитического крекинга нефтепереработки.
Приёмо-сдаточный контроль
Поковки из ХН38ВТ поставляются с сертификатом качества, включающим химический анализ (спектральный метод по ГОСТ 27611), результаты механических испытаний при 20 C и 700 C, данные по макроструктуре (ГОСТ 10243) и ультразвуковому контролю (ГОСТ 24507). Для ответственных деталей авиационного назначения дополнительно проводят испытания на длительную прочность и малоцикловую усталость.
Вопросы и ответы
Чем поковки из ХН38ВТ отличаются от литых заготовок?
Ковка обеспечивает залечивание литейных дефектов, измельчение зерна и более высокие характеристики длительной прочности и ударной вязкости по сравнению с литьём.
Какой режим термообработки применяется для поковок из ХН38ВТ?
Закалка от 1080–1120 C с охлаждением в масле или на воздухе, затем старение при 700–750 C в течение 4–16 ч в зависимости от требуемого комплекса свойств.
До какой температуры сохраняется работоспособность поковок из ХН38ВТ?
Длительная эксплуатация возможна до 750–800 C; при 700 C предел длительной прочности за 1000 ч составляет не менее 300 МПа.
Какие виды контроля обязательны для поковок из ХН38ВТ?
Химический анализ, механические испытания при 20 C и 700 C, контроль макроструктуры, УЗК, а для авиационных деталей — испытания на длительную прочность и усталость.
