Жаропрочная полоса ХН45Ю: сплав на никель-хром-алюминиевой основе для высокотемпературных узлов
Жаропрочная полоса ХН45Ю — это горячекатаный или холоднокатаный сортовой прокат из сплава ХН45Ю (система Ni–Cr–Al, легирование иттрием), относящегося к классу никелевых жаропрочных сплавов с преимущественно твёрдорастворным и карбидным упрочнением. Сплав сохраняет работоспособность в окислительных средах при температурах до 1100–1150 C, обладает стойкостью к сульфидной коррозии и высокотемпературному окислению. Полоса поставляется в виде рулонного или мерного проката толщиной 0,5–6,0 мм и шириной 20–600 мм.
Технические характеристики и химический состав
Сплав ХН45Ю содержит 44–46 % никеля, 22–25 % хрома, 2,5–3,5 % алюминия, до 0,05 % углерода, микродобавки иттрия (0,01–0,15 %) и церия. Иттрий связывает примеси серы и повышает адгезию защитной оксидной плёнки AlO–CrO. Плотность — 7,9 г/см, температура плавления — 1380–1420 C, коэффициент линейного расширения — 14,5 10 К в диапазоне 20–1000 C.
| Параметр | Значение | Условия испытаний | Единица | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 650 | 20 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Предел текучести 0,2 | 320 | 20 C | МПа | ГОСТ 1497 |
| Относительное удлинение | 25 | 20 C | % | ГОСТ 1497 |
| Предел длительной прочности | 45 | 1000 C, 100 ч | МПа | ГОСТ 10145 |
| Жаростойкость (потеря массы) | 0,5 | 1100 C, 100 ч | г/(мч) | ГОСТ 6130 |
Технологические особенности проката
Полоса ХН45Ю производится по ГОСТ 5632 и ТУ 14-1-хххх. Горячая деформация выполняется при 1150–900 C с последующим отжигом при 1050–1080 C и охлаждением на воздухе. Холоднокатаная полоса подвергается рекристаллизационному отжигу для снятия наклёпа. Сплав удовлетворительно обрабатывается давлением, сваривается аргонодуговой и электронно-лучевой сваркой; сварные соединения требуют термообработки для восстановления пластичности.
Области применения
- Камеры сгорания и жаровые трубы газотурбинных установок, энергетических и авиационных двигателей.
- Элементы печной арматуры: муфели, реторты, направляющие рольгангов методических печей прокатных станов.
- Теплообменники и трубные решётки установок каталитического крекинга в нефтехимии.
- Экраны и обмуровка высокотемпературных реакторов пиролиза, агрегатов производства технического углерода.
- Детали выхлопных трактов и систем нейтрализации отработавших газов в металлургии и энергетике.
- Оснастка для термообработки: поддоны, корзины, сетки для закалки и отпуска при 900–1100 C.
Условия эксплуатации и ограничения
Полоса ХН45Ю работоспособна в окислительных и слабонауглероживающих средах. В восстановительных атмосферах с высоким парциальным давлением сероводорода при 800–1000 C ресурс снижается из-за сульфидирования. Длительная эксплуатация при 1150 C и выше приводит к укрупнению зерна и охрупчиванию. Предельная рабочая температура кратковременного применения — 1200 C.
Вопросы и ответы
Чем отличается полоса ХН45Ю от полосы ХН45Ю-ВИ?
Полоса ХН45Ю-ВИ выплавляется в вакуумно-индукционной печи, что снижает содержание газов и неметаллических включений. Это повышает длительную прочность и пластичность при 1000–1100 C, но увеличивает стоимость проката.
При какой температуре выполняется отжиг полосы ХН45Ю?
Рекристаллизационный отжиг проводится при 1050–1080 C с выдержкой 15–30 мин и охлаждением на воздухе. Для снятия наклёпа после холодной прокатки достаточно 1000–1050 C.
Допускается ли сварка полосы ХН45Ю без последующей термообработки?
Нет. Сварные швы без термообработки имеют пониженную пластичность и склонны к образованию трещин при эксплуатации выше 700 C. Рекомендуется отжиг сварного соединения при 1050–1080 C.
Какая атмосфера ограничивает применение полосы ХН45Ю?
Восстановительные среды с высоким содержанием сероводорода и сернистого газа при 800–1000 C вызывают сульфидную коррозию. В таких условиях ресурс полосы сокращается, требуется защитное покрытие или замена на сплавы с повышенным содержанием хрома.
