Сплав ЭИ929 (ХН55ВМТФКЮР) жаропрочный на никелевой основе - Inzhener-Info

: Категория: Жаропрочные

Сталь жаропрочная

Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)
C	Cr	Ti	Al	W	Mo	V	Co	Ni
0,04-0,10	9-12	1,4-2,0	3,6-4,5	4,5-6,5	4-6	0,2-0,8	12-16	Основа

Si	Mn	Fe	Cu	Ce*	B*	S	P
не более
0,5	0,5	5,0	0,07	0,02	0,02	0,01	0,015
* Вводится по расчету и химическим анализом не определяется.

Механические свойства по ТУ, ГОСТ
Вид полуфабриката	ТУ, ГОСТ	Состояние контрольных образцов	Температура испытания,°С	σ_0,2	σ_в	σ₄₀	δ₅	ψ	а_н	HB d_отп мм
				кгс/мм²			%		кгс·м/см²
				не менее
Пруток горячекатанный	ГОСТ 23705-79	Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850±10°С (8 часов)	20	-	-	-	-	-	-	3,3-3,6
	ГОСТ 23705-79		900	-	58	25	8	12	-	-
	ТУ14-1-2970-80	Термически обработанная по режиму: нагрев при 1000⁺¹⁰°С (1,5 часа), нагрев в печи до 1180⁺¹⁰°С (выдержка 2,5-3 часа), перенос в печь с температурой 1050⁺¹⁰°С (выдержка 50-60 мин), охлаждение в печи до1000⁺¹⁰°С, (выдержка 50-60 мин), далее на воздухе; старение при 850⁺¹⁰°С, 15-16 часов	20	65	100	-	15	16	2,5	3,3-3,6
	ТУ14-1-2970-80		800	60	80	-	18	25	-	-

Механические свойства при комнатной и высоких температурах
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	Е	Е_д	σ_пц	σ_0,2	σ_в	δ₁₀	ψ	HB d_отп мм
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²					%		HB d_отп мм
Пруток горячекатанный	Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850±10°С (8 часов)	20	21000	22200	67-70	75-80	100-120	6-12	8-12	3,3
		500	18000	19600	60-65	70-75	100	8-12	10-12	-
		600	17000	19100	60-65	70-75	90-100	8-12	10-12	-
		700	16500	18500	60-65	70-75	90-100	8-12	10-15	-
		800	15800	17600	55-60	60-70	80-90	9-12	10-15	-
		900	14400	16700	35-40	40-50	60-70	11-20	12-25	4,1-4,3
		1000	12000	-	13-18	19-25	25-32	17-20	20-30	-

Пределы длительной прочности
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ₁	σ₅	σ₁₀	σ₂₅	σ₁₀₀	σ₂₀₀	σ₅₀₀*	σ₁₀₀₀*	σ₂₀₀₀*
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²
Пруток горячекатанный	Термически обработанный по режиму:
	1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850± 10°С (8 часов)	700	84	81	79	78	74	69	-	-	-
		800	-	59	55	51	45	41	34	31	29
		850	-	-	-	-	31	-	-	-	-
		900	39	31	28	26	22	21	14	12	10
		950	25	22	20	17	13	-	8,5	6,5	5,5
		1000	19	15	12	10	7	-	-	-	-
	1-я закалка с 1190±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 950± 10°С (2 часа) (данные ЦКТИ)	700	-	-	-	-	-	-	-	60	-
		800	-	-	-	-	-	-	-	32	-
		850	-	-	-	-	-	-	-	22	-
		900	-	-	-	-	-	-	-	14	-

Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ₃₀₀₀*	σ₄₀₀₀*	σ₅₀₀₀*	σ₁₀₀₀₀*	σ₂₀₀₀₀*	σ₁₀₀^н**
			σ₃₀₀₀*	σ₄₀₀₀*	σ₅₀₀₀*	σ₁₀₀₀₀*	σ₂₀₀₀₀*	σ₁₀₀
			кгс/мм²
Пруток горячекатанный	Термически обработанный по режиму:
	1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850± 10°С (8 часов)	700	-	-	-	-	-	1
		800	-	26	-	-	-	1
		850	-	-	-	-	-	-
		900	-	8	-	-	-	≥1
		950	-	4,5	-	-	-	-
		1000	-	-	-	-	-	-
	1-я закалка с 1190±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 950± 10°С (2 часа) (данные ЦКТИ)	700	54	-	53	50	46,5	-
		800	29	-	28	26	-	-
		850	18	-	16	14	-	-
		900	10	-	9	7	-	-
* Получены экстраполяцией. ** r_н = 0,5 мм; а_а = 2,10 (ОСТ1 90294-80).

Секундная прочность
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ₁₀"	σ₆₀"	σ₁₂₀"	σ₁₈₀"	σ₃₀₀"
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	кгс/мм²
Пруток горячекатанный	В состоянии поставки (σ_в = 125 кгс/мм²)	800	105	98	92	88	84
		900	70	57	53	52	51
		1000	46	35	31	30	29,5

Пределы ползучести и выносливости
Вид полуфабриката	Состояние	Температура испытания,°С	σ_0,2/100	σ_0,2/500	σ_-1			σ_-1^н*
			по остаточной деформации		на базе циклов
			по остаточной деформации		10⁷	2·10⁷	10⁸	10⁷
			кгс/мм²
Пруток горячекатанный	Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850±10°С (8 часов)	700	-	-	33	32	29	26
		800	35	24	35	34	31	-
		900	14	10,5	36	34	29	26
		950	8	6,5	-	-	-	-
* r_н = 0,75 мм; а_а = 1,89 (ГОСТ 25.502-79).

Пластичность после длительных нагревов
Состояние материала	Режим нагрева		Температура испытания,°С	δ₅
Состояние материала	температура,°С	выдержка, час	Температура испытания,°С	%
Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1190±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 950±10°С (2 часа)	Без нагрева		20	20,5
			800	11
			850	15
			900	16
	800	1000	20	10
		1000	800	14,5
		3000	20	12
		3000	800	14
		5000	20	12,5
		5000	800	10
	850	1000	20	17
		1000	850	8
		3000	20	19
		3000	850	11
	900	1000	20	14,5
	900	1000	900	14,5

Механические свойства алитированных образцов
Состояние материала	Режим алитирования	Термическая обработка после алитирования	Температура испытания,°С	σ_в	δ₅	ψ	Длительная прочность
				кгс/мм²	%		σ₁₀₀	δ₅	ψ
				кгс/мм²	%		кгс/мм²	%
Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 950±10°С (2 часа)	Без алитирования		700	119-121	19,5-22,5	19-21	-	-	-
			800	103-105	12,5-14,5	17-19	-	-	-
			900	75,5-77,5	10,5-12	11,5-15	21	4-6,5	6,5-11,5
	При 950°С, 4 часа; толщина слоя, мкм:
	˜20	Отжиг при 950°С, 2 часа	700	111-116	13-23	15-19	-	-	-
			800	102-104	14-15	11,5-22,5	-	-	-
			900	73-76	9-12	11,5-17	21	4-5,5	6-9,5
	˜35		900	-	-	-	20	5,5-6,5	6-9,5
	˜35	Без отжига	900	-	-	-	20	4-6	6-8,5
	˜50-60	Отжиг при 950°С, 2 часа	700	109-111	14,5-18,5	11,5-17	-	-	-
			800	99-100	11-12,5	13,5-15,5	-	-	-
			900	74-75	8,5-10,5	13-15	20	7-8	9,5-11,5

Термостойкость*
Состояние материала	Температурный режим испытания,°С	Степень стеснения образца К, %	Среднее число теплосмен (циклов до разрушения), N_ср
Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 850±10°С (8 часов)	900↔200	65	497
	900↔200	75	385
	900↔450	76	2390
* Испытания в воздушной среде цилиндрических образцов (Методика определения термостойкости жаропрочных сплавов, ВИАМ-ЦИАМ, 1968).

Физические свойства
Коэффициент термического линейного расширения
Плотность: 8400 кг/м³
Температура,°С			20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900
α·10⁶ 1/град			10,8	11,7	12,4	12,8	13,4	13,8	14,1	14,5	15,5
Температура,°С			100-200	200-300	300-400	400-500	500-600	600-700	700-800	800-900	900-1000
α·10⁶ 1/град			12,6	13,5	14,5	15,8	15,8	15,8	15,9	17,3	23,5
Коэффициент теплопроводности
Температура,°С			100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ вт/м·град			10,1	12,2	14,2	16,3	18,4	20,5	22,6	24,3	26,8
Магнитные свойства
Сплав немагнитен.
Удельное электросопротивление при 20°С
ρ·10⁶ = 136 Ом·см.

Жаростойкость* (окалиностойкость)
Состояние материала	Температура испытания,°С	Продолжительность нагрева, час	Привес	Потери массы
Состояние материала	Температура испытания,°С	Продолжительность нагрева, час	г/м²·час
Термически обработанный по режиму: 1-я закалка с 1220±10°С (2 часа) на воздухе, 2-я закалка с 1050±10°С (4 часа) на воздухе, старение при 950±10°С (8 часов)	950	-	0,04	0,02
	1000	-	-	0,09
То же + алитирование	900	100	2,0**	-
		1000	5,0**	-
		2000	6,0**	-
		2500	6,4**	-
	950	100	1,4**	-
	950	900	4,0**	-
	1000	100	3,0**	-
	1000	900	6,0**	-
* Испытания в воздушной среде. ** Абсолютный привес в г/м².

Технологические данные
Рекомендуемая термическая обработка
Вид полуфабриката	Вид термической обработки	Температура, °С	Выдержка, час	Условия охлаждения
Штамповки лопаток	1-я закалка	1200±10	3,5-4	На воздухе
	2-я закалка	1050±10	4
	Старение	950±10	2
	Отпуск* (в аргоне) для снятия остаточных напряжений	950±10	2	В аргоне до 600°С, далее на воздухе
* Для готовых деталей.
Метод выплавки
Сплав выплавляется методом вакуумно-дугового переплава.
Обработка резанием
Сплав удовлетворительно обрабатывается резанием.

Горячая обработка давлением
Вид обработки	Температура деформации,°С		Степень деформации заодин ход машины-орудия, %		Продолжительность нагрева, мин	Условия
Вид обработки	начала	конца	в направлении оси заготовки	перпендикулярно оси заготовки	Продолжительность нагрева, мин	нагрева	охлаждения
Прокатка на прутки	1160-1170	≥1040	-	10-25	20-60	В газовых или электропечах	На воздухе
Штамповка лопаток*	1180	≥1060	50	35-45	20-70	В воздушной среде, вакууме или аргоне**	На воздухе
* Инструкция ВИАМ №813-76. ** Среда нагрева выбирается в зависимости от величины припуска на механическую обработку.

Применение
Для рабочих лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 960°С.