Жаропрочный лист ВЖ98 в Минске

Жаропрочный лист ВЖ98 — никелевый деформируемый сплав для газотурбинных установок

Жаропрочный лист ВЖ98 — это полуфабрикат из никелевого деформируемого сплава на основе Ni–Cr–Co–Mo–W–Al–Ti–Nb, легированного бором и церием. Материал разработан для длительной эксплуатации при температурах до 950 C и кратковременной — до 1000 C. Листовой прокат ВЖ98 применяется в узлах горячего тракта газотурбинных двигателей, где требуется сочетание высокой жаропрочности, жаростойкости и технологической пластичности при штамповке и сварке.

Сплав ВЖ98 относится к классу -упрочняемых никелевых сплавов: упрочняющая интерметаллидная фаза Ni(Al,Ti,Nb) выделяется при двухступенчатой термической обработке. Лист поставляется в термически обработанном состоянии (закалка + старение) либо в мягком состоянии для последующей формовки. Механические свойства при комнатной и повышенных температурах регламентируются техническими условиями ТУ 1-92-161-90 и отраслевыми стандартами авиационной промышленности.

Химический состав и структура

Основные легирующие элементы сплава ВЖ98 обеспечивают комплекс свойств:

• хром (18–20 %) — жаростойкость и сопротивление окислению при циклических нагревах;
• кобальт (12–15 %) — повышение жаропрочности и стабильности -фазы;
• молибден и вольфрам (суммарно 6–8 %) — твердорастворное упрочнение матрицы;
• алюминий, титан, ниобий (суммарно 5–7 %) — формирование упрочняющей -фазы;
• бор и церий (микродобавки) — упрочнение границ зёрен и повышение технологической пластичности.

Микроструктура листа после полной термической обработки — твёрдый раствор на основе никеля с равномерно распределёнными выделениями -фазы сферической морфологии. Размер зерна контролируется в диапазоне 4–7 баллов по ГОСТ 5639, что обеспечивает оптимальное сочетание кратковременной и длительной прочности.

Механические свойства листового проката

Жаропрочный лист ВЖ98 характеризуется стабильными механическими характеристиками в интервале рабочих температур. При комнатной температуре предел прочности составляет 1000–1200 МПа, предел текучести — 700–850 МПа, относительное удлинение — не менее 15 %. При 900 C предел прочности сохраняется на уровне 350–450 МПа, что позволяет применять материал в дисках и корпусах последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины.

Технологические особенности обработки

Лист ВЖ98 допускает холодную и горячую деформацию. Холодная формовка выполняется в мягком (закалённом) состоянии с последующим старением. Горячая штамповка проводится при 1050–1150 C с нагревом в печах с защитной атмосферой. Сварка листовых заготовок выполняется аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой того же состава; допускается электронно-лучевая сварка. После сварки требуется полная термическая обработка для восстановления свойств в зоне термического влияния.

Механическая обработка листа ВЖ98 затруднена из-за высокой вязкости и склонности к наклёпу. Рекомендуется применять твердосплавный инструмент с износостойкими покрытиями, низкие скорости резания (15–25 м/мин) и обильное охлаждение. Для вырезки заготовок эффективна гидроабразивная резка и электроэрозионная обработка.

Применение в промышленности

Основные потребители жаропрочного листа ВЖ98 — предприятия авиадвигателестроения и энергетического машиностроения. Из листа изготавливают:

• жаровые трубы камер сгорания газотурбинных двигателей;
• корпуса и обечайки турбин, работающие при 850–950 C;
• сотовые уплотнения и экраны горячего тракта;
• выходные патрубки и смесители;
• элементы систем охлаждения лопаток турбины.

В энергетике лист ВЖ98 применяется для обшивок камер сгорания стационарных газотурбинных установок и жаротрубных элементов котлов-утилизаторов. В химическом машиностроении материал используется для футеровки реакторов высокотемпературных процессов, где требуется стойкость к окислению при 900–950 C в окислительных средах.

Сортамент и условия поставки

Жаропрочный лист ВЖ98 поставляется толщиной 0,8–12 мм, шириной 600–1200 мм, длиной до 3000 мм. Поверхность листов — травлёная или шлифованная, без расслоений, трещин и плен. Допуски по толщине соответствуют классу точности Б по ГОСТ 19903. Контроль качества включает проверку химического состава, механических свойств при 20 C и 900 C, а также ультразвуковой контроль сплошности.

Вопросы и ответы