Жаропрочная полоса ХН55ВМТКЮ: состав, свойства и применение
Жаропрочная полоса ХН55ВМТКЮ — это горячекатаный или кованый плоский прокат из никелевого дисперсионно-твердеющего сплава на основе Ni–Cr–Co–Mo–W–Al–Ti системы. Материал относится к классу сложнолегированных жаропрочных сплавов с интерметаллидным упрочнением -фазой и сохраняет работоспособность при температурах до 950–1000 C. Полоса ХН55ВМТКЮ поставляется в термически обработанном состоянии (закалка с 1180–1220 C) либо в состоянии поставки без окончательной термической обработки, что позволяет проводить последующее старение на готовых изделиях.
Химический состав и структура
Сплав ХН55ВМТКЮ легирован хромом (около 15–17 %), кобальтом (до 10 %), вольфрамом (5–7 %), молибденом (3–5 %), алюминием и титаном в сумме до 4–5 %. Основу составляет никель — не менее 55 %. Такое сочетание обеспечивает формирование стабильной -фазы Ni(Al,Ti) и карбидных частиц MC и MC, которые препятствуют движению дислокаций при высокотемпературном нагружении. Полоса ХН55ВМТКЮ характеризуется высоким сопротивлением ползучести, длительной прочностью и окалиностойкостью в окислительных средах.
Механические свойства полосы ХН55ВМТКЮ
Механические характеристики полосы ХН55ВМТКЮ определяются режимом термической обработки. После закалки и старения при 750–800 C в течение 8–16 часов материал достигает максимальных значений прочности. Предел прочности при комнатной температуре составляет 950–1200 МПа, предел текучести — 650–850 МПа, относительное удлинение — не менее 8–12 %. При испытаниях на длительную прочность при 800 C образцы выдерживают напряжение 250–300 МПа в течение 100 часов.
| Температура испытания | Предел прочности, МПа | Предел текучести, МПа | Относительное удлинение, % | Длительная прочность (100 ч), МПа |
|---|---|---|---|---|
| 20 C | 1050–1200 | 750–850 | 10–14 | — |
| 700 C | 750–850 | 600–680 | 8–12 | 450–520 |
| 800 C | 550–650 | 450–520 | 10–15 | 280–340 |
| 900 C | 350–420 | 280–330 | 15–20 | 140–180 |
Технологические особенности обработки
Полоса ХН55ВМТКЮ отличается низкой теплопроводностью и склонностью к наклёпу, что требует учёта при механической обработке. Резка полосы выполняется на ленточнопильных станках с биметаллическими полотнами либо абразивными кругами; плазменная и лазерная резка допускаются с последующей зачисткой кромок от окисленного слоя. Гибка полосы ХН55ВМТКЮ возможна только в нагретом состоянии при 1000–1150 C из-за высокой прочности и низкой пластичности при комнатной температуре. Сварка материала выполняется аргонодуговым методом с присадочным прутком того же состава; после сварки обязательна полная термическая обработка для восстановления свойств.
Применение полосы ХН55ВМТКЮ
Полоса ХН55ВМТКЮ востребована в отраслях, где требуется сочетание жаропрочности, жаростойкости и технологичности при изготовлении плоских элементов. Основные области использования:
- газотурбинные двигатели — жаровые трубы камер сгорания, экраны, дефлекторы, крепёжные элементы горячего тракта;
- авиационное двигателестроение — детали сопловых аппаратов, проставки, уплотнительные кольца турбин;
- энергетическое машиностроение — элементы камер сгорания газотурбинных установок, переходники, теплозащитные экраны;
- химическое и нефтехимическое оборудование — футеровочные полосы, разделительные перегородки печей пиролиза;
- термическое оборудование — конвейерные ленты, поддоны, оснастка для печей с рабочей температурой до 950 C.
Сортамент и условия поставки
Полоса ХН55ВМТКЮ изготавливается толщиной от 2 до 25 мм, шириной от 20 до 200 мм. Допуски по толщине и ширине регламентируются техническими условиями на поставку. Поверхность полосы не должна иметь трещин, расслоений, плен и закатов; допускаются незначительные дефекты, устраняемые зачисткой. Контроль качества включает проверку химического состава, механических свойств при комнатной и повышенных температурах, а также ультразвуковой контроль сплошности для ответственных применений.
Вопросы и ответы
До какой температуры эксплуатации применима полоса ХН55ВМТКЮ?
Полоса ХН55ВМТКЮ сохраняет несущую способность до 950–1000 C. При 900 C длительная прочность за 100 часов составляет 140–180 МПа, что достаточно для ненагруженных и средне-нагруженных элементов горячего тракта.
Какая термическая обработка применяется для полосы ХН55ВМТКЮ?
Стандартный режим — закалка с 1180–1220 C с охлаждением на воздухе или в масле, затем старение при 750–800 C в течение 8–16 часов. Режим подбирается в зависимости от требуемого сочетания прочности и пластичности.
Возможна ли холодная гибка полосы ХН55ВМТКЮ?
Холодная гибка не рекомендуется из-за низкой пластичности и высокого сопротивления деформированию. Гибку выполняют при нагреве до 1000–1150 C с последующим медленным охлаждением.
Каким методом сваривается полоса ХН55ВМТКЮ?
Применяется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадкой того же состава. После сварки обязательна полная термическая обработка для восстановления жаропрочных свойств в зоне шва.
