Сплав ЭП109 (ХН56ВМКЮ) жаропрочный на никелевой основе

Категория: Жаропрочные
Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)
C Cr Al W Mo Co Ni
≤0,10 8,5-10,5 5,4-6,2 6,0-7,5 6,5-8,0 11-13 Основа
Si Mn Fe Cu Ce B S P
не более
0,6 0,3 1,5 0,07 0,02 0,02 0,01 0,015
Механические свойства по ТУ, ГОСТ
Вид полуфабриката ТУ, ГОСТ Состояние контрольных образцов Температура испытания,°С σв σ50 δ5 ψ HB
dотп
мм
кгс/мм2 %
не менее
Пруток горячекатанный ГОСТ 23705-79 Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8 часов) 20 - - - - 3,2-3,5
900 65 27 4 8 -
ТУ14-1 59-73 20         3,2-3,5
900 67 27* 4 8 -
*σ55
Механические свойства при комнатной и высоких температурах
Вид полуфабриката Состояние Температура испытания,°С Е Ед σпц σ0,2 σв δ5 δ10 ψ ан HB
dотп
мм
кгс/мм2 % кгс·м/см2
Пруток горячекатанный В состоянии поставки 1100 - - - - - - - - 7-15 -
1150 - - - - - - - - 15-25 -
1180 - - - - - - - - 7-20 -
1200 - - - - - - - - 4-15 -
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) 20 20500 21100 68-76 85-95 110-130 10-20 11 15-20 5-10 3,2-3,5
500 - 18800 - - - - - - - -
600 - 18300 - - - - - - - -
700 16900 17600 60-70 75-85 108-115 12-20 12 15-22 - -
750 16600 - 60-70 75-85 108-115 7-12 7 8-20 - -
800 - 16900 - - 100-110 7-12 7 8-20 - -
850 15100 16300 45-52 65-75 75-85 4-12 4 7-16 - -
900 14100 - 32-40 50-60 65-80 4-12 4 8-18 - -
950 13600 - 20-30 40-50 55-60 8-18 7 15-23 - -
1000 11800 - 15-20 25-35 40-45 12-20 9 15-23 - -

Пределы длительной прочности
Вид полуфабриката Состояние Температура испытания,°С σ1 σ5 σ10 σ50 σ100 σ500 σ1000* σ2000* σ4000* σ6000*
кгс/мм2
Пруток горячекатанный Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) 750 83 78-80 70-73 - - - - - - -
800 - - 62-69 - 45-49 36-39 32-35 29-32 25-29 24-27
900 - - 40-45 - 24-27 15-18 13-15 10-13 9-11,5 8-10
950 - - 25-30 - 16-17 9-11 8-9 6,5-7,5 5,5-6,5 5-6
980 - - 20 15 12-13 - - - - -
1000 - - 15 10 8-9 - - - - -
* Получены экстраполяцией.
Пределы ползучести
Вид полуфабриката Состояние Температура испытания,°С σ0,2/10 σ0,2/100 σ0,2/500
по остаточной деформации
кгс/мм2
Пруток горячекатанный Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) 750 66 - -
800 - 38 30
900 - 18 9
950 11 - -
Пределы выносливости
Вид полуфабриката Состояние Тип образца Температура испытания,°С σ-1
на базе циклов
106 5·106 107 2·107
кгс/мм2
Пруток горячекатанный Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8 часов) Гладкий 700 42 32 29 26
800 37 35,5 35 34
900 40 34 32 30
С надрезом*: rн = 0,5 мм; аа = 2,33 20 29 24 22 18
900 - - 20 17
rн = 0,75 мм; аа = 1,89 900 29 26 25 24
* ГОСТ 25.502-79.

Механические свойства после длительных нагревов
Состояние материала Режим нагрева Температура испытания,°С σ0,2 σв δ5 ан
температура,°С выдержка, час кгс/мм2 % кгс·м/см2
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) Без нагрева 20 95 133 16 4,5
900 - 72,5 13 -
700 100 20 104 142 16,5 -
900 - 72,5 14 -
500 20 107 144 15,5 -
900 - 70 18 -
1000 20 105 143 13,5 -
900 - 68 19,5 -
2000 20 104 143 13 -
900 - 68 17 -
800 100 20 101 137,5 9,5 3
900 - 78,5 17 -
500 20 101 136 9 2,5
900 - 78 22 4
1000 20 100 134 7,5 2,5
900 - 78 22,5 3
2000 20 100 123 6 2
900 - 76,5 27 3
900 100 20 94,5 123 8,5 3
900 - 72,5 23 4
500 20 85 103,5 4,5 2
900 - 72 23 3
1000 20 83 103 4,5 2
900 - 69 22,5 2,5
2000 20 76 100,5 4,5 1,2
900 - 68,5 22 1,7
950 100 20 83 118,5 12,5 -
900 - 64,5 29 -
500 20 80,5 108 9 -
900 - 62 27 -
1000 20 74 101,5 9 -
2000 20 71 99 7 -
900 - 62 21 -
Механические свойства алитированных образцов
Состояние материала Режим алитирования Термическая обработка после алитирования Температура испытания,°С σв δ5 ψ σ100
кгс/мм2 % кгс/мм2
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) Без алитирования 20 129 17,5 16 -
800 74 6 8,5 25
900 - - - 17
При 950°С, 4 часа Отжиг при 950°С, 2 часа 20 126 17,5 16 -
900 69 9,5 10,5 25
950 - - - 17
Релаксационная стойкость*
Состояние материала Температура испытания,°С τδ кгс/мм2 Остаточное напряжение (τδ), кгс/мм2, после испытания в течение 100 час
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) 700 25 23
800 25 16
900 25 9
950 25 4
* Испытания в условиях кручения.
Термостойкость* (сплав ЭП109-ВД)
Состояние материала Условия испытаний Температурный режим испытания Степень стеснения образца К Среднее число теплосмен, Nср
°С % до разрушения до появления трещины
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) В воздушной среде (цилинрические образцы) 900↔200 65 2220 -
900↔450 65 5000 -
При газовоздушных теплосменах (модельные образцы) 900↔200 - - 975; 1140**
* Методика определения термостойкости жаропрочных сплавов (ВИАМ-ЦИАМ, 1968).
** Для алитированных образцов (толщина слоя ˜35 мкм).

Физические свойства
Плотность: 8450 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Температура,°С 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
α·106 1/град 12,2 12,7 13,1 13,4 13,6 14,2 14,8 15,7 17,0
Температура,°С 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-800 800-900 900-1000
α·106 1/град 12,7 13,5 14,3 14,8 15,4 17,1 19,7 23,4 28,3
Коэффициент теплопроводности
Температура,°С 100 200 300 400 500 600 700 800 900
λ вт/м·град 8,8 10,5 11,7 13,8 15,9 18,4 20,9 23,5 26,2
Магнитные свойства
Сплав немагнитен.
Жаростойкость (окалиностойкость)
Состояние материала Среда испытания Температура испытания,°С Продолжительность нагрева, час Потери массы Привес Скорость газовой коррозии
г/м2·час мм/год
Термически обработанный по режиму: закалка с 1220±10°С (4-6 часов) на воздухе, старение при 950±25°С (8-10 часов) Воздух 950 100 0,042 - 0,043
1000 0,068 - 0,069
1050 0,110 - 0,112
Продукты сгорания топлива 950 0,08 - 0,082
1000 0,09 - 0,092
1050 0,15 - 0,153
То же + алитирование при 950°С, 4 часа + отжиг при 950°С, 2 часа Воздух 950 100 - 0,035 -
500 - 0,01 -
1000 - 0,006 -
1000 100 - 0,045 -
500 - 0,012 -
1000 - 0,0075 -
1100 100 - 0,06 -
500 - 0,02  
Технологические данные
Рекомендуемая термическая обработка*
Вид полуфабриката Вид термической обработки Температура, °С Выдержка, час Условия охлаждения
Штамповки лопаток Закалка 1220+10/-20 4-6 На воздухе
Старение 960+15/-10 8-10
Отпуск** для снятия остаточных напряжений 950 2
* Инструкция ВИАМ ПИ1.2.006-77.
** Для готовых деталей (Инструкция ВИАМ №972-70).
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
начала конца в направлении оси заготовки перпендикулярно оси заготовки нагрева охлаждения
Прокатка слитков на прутки 1180-1190 ≥1060 - 10-20 30-60 В газовых или электропечах На воздухе
Штамповка лопаток* 1180 ≥1070 50 35-45 20-70 В воздушной среде, вакууме или аргоне**
* 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 950°С.

Диаграммы растяжения сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ) до предела текучести

Диаграммы растяжения сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ) от предела текучести до разрушения

Кривые ползучести сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Кривые ползучести сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Кривые ползучести сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Кривые ползучести сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Кривые длительной прочности сплава ЭП109-ВД (ХН56ВМКЮ-ВД)

Параметрические кривые сплава ЭП109-ВД (ХН56ВМКЮ-ВД)

Кривые усталости сплава ЭП109-ВД (ХН56ВМКЮ-ВД)

Кривые релаксации сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ) в условиях кручения

Диаграммы предельных амплитуд при растяжении-сжатии тороидальных образцов из сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Диаграммы предельных амплитуд при растяжении-сжатии тороидальных образцов из сплава ЭП109 (ХН56ВМКЮ)

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3