Сплав ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) жаропрочный на никелевой основе

Химический состав, %
(ГОСТ 23705-79)
C Cr Ti Al W Mo Co V Ni
≤0,08 9-12 2,2-2,9 3,9-4,8 5-7 5-8 14-16 0,2-0,8 Основа
Si Mn Fe Cu B* S P
не более
0,5 0,5 3,0 0,07 0,02 0,009 0,015
* Вводится по расчету и химическим анализом не определяется.
Механические свойства по ТУ, ГОСТ
Вид
полу-
фабри-
ката
ТУ,
ГОСТ
Состояние
контрольных
образцов
Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σв σ40 σ50 δ5
ψ

HB
dотп
мм

кгс/мм2 %
не менее
Пруток
горяче-
катанный
ГОСТ
23705-79
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)

20 - - - - - 3,3-3,6
900 - - 28 - - -
940 - 22 - - - -
950 50 - - 6 9 -
Штамповка
ломаток
ТУ55М-81 Термически обработанная
по режиму: закалка с
1210±10°С (5 часов),
перенос (2-2,5 мин) в печь
с 1050±10°С (выдаржка
30 мин), охлаждение в
печи до 1000±10°С
(выдержка 45-60 мин),
далее на воздухе;
старение при 900±10°С,
12-16 часов
20 95 - - 7 12 3,3-3,6
900 - 32 - - - -
950 50 - - 6 8 -

Механические свойства при комнатной и высоких температурах
Вид
полу-

фабри-
ката

Состояние

Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
 
Ед σ0,2 σв δ5
δ10 ψ HB
dотп
мм
кгс/мм2 %
Пруток
горяче-
катанный
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
20 22600 73-76 102-106 8-12 8-10 9-15 3,3
500 20000 - - - - - -
600 19500 - - - - - -
700 19100 - 93-95 10-12 - 15-16 -
800 18300 - 91-95 7-9 - 8-12 3,6
900 16500 39-43 68-72 8-12 8-10 11-14 4,0
950 - 32-34 52-59 10-12 10-12 13-15 -
1000 15100 - 38-40 9-10 - 14-15 -
Пруток
горяче-
катанный,
штамповка
Термически обработанный
по режиму: закалка с
1210±10°С (5 часов),
перенос (2-2,5 мин) в печь
с 1050±10°С (выдаржка
30 мин), охлаждение в
печи до 1000±10°С
(выдержка 45-60 мин),
далее на воздухе;
старение при 900±10°С,
12-16 часов
20 - 76-79 114-120 12-18 - 14-20 3,3-3,5
800 - - 93-98 12-16 - 14-18 -
900 - - 68-70 15-20 - 17-25 -
950 - - 54-58 15-20 - 17-25 -
Пределы длительной прочности
Вид
полу-

фабри-
ката
Состояние Тем-
пера-
тура 
испы-
тания,
°С
1* 2* 3* 4* 5*
6* 7* 8* σ100н***
σ100
кгс/мм2  
Пруток
горяче-
катан-
ный
Термически обработанный
по режиму:

 
1-я закалка с 1220±10°С
(4 часа) на 
воздухе, 2-я
закалка с 
1050±10°С
(
4 часа) на воздухе,
старение при 950±
10°С (2 часа)
700 77 - - - - - - - -
800 48 41 37 34 - - - - 1
850 37 29 26 - - - - - 1
900 27 20 17 15 - - - - 1
950 20 - 11 - - - - - ≥1
1000 9 - - - - - - - -
1-я закалка с 1190±10°С
(4 часа) на 
воздухе, 2-я
закалка с 
1050±10°С
(
4 часа) на воздухе,
старение при 950±
10°С (2 часа) (данные
ЦКТИ)
800 - - 37 - 32 - 30 28 -
850 - - 25 - 22 - 18 - -
900 - - 18 - 12 - - - -
Пруток,
штамповка
Термически обработанные
по режиму: закалка с 1210±10°С
(
5 часов), перенос (2-2,5
мин) в печь с 1050±10°С
(выдаржка 30 мин), охлаждение
в печи до 1000±10°С
(выдержка 45-60 мин), далее
на воздухе; старение при
900±10°С, 12-16 часов
800 49-50 - - - - - - - ≥1
900 29-30 - - - - - - - ≥1
* 1 - σ100**; 2 - σ500**; 3 - σ1000**; 4 - σ2000**; 5 - σ4000**; 6 - σ5000**; 7 - σ10000**.
** Получены экстраполяцией.
*** rн = 0,5 мм; аа = 2,10 (ОСТ1 90294-80).
Секундная прочность
Вид
полу-

фабри-
ката
Состояние Темпе-
ратура 
испыта-
ния, °С
σ10" σ60" σ120" σ180" σ300"
кгс/мм2
Пруток
горяче-
катанный
В состоянии поставки
в = 140 кгс/мм2)
800 114 108 104 100 95
900 91 82 76 72 68
1000 60 50 44 40 36
Пределы ползучести и выносливости
Вид
полу-

фабри-
ката
Состояние Темпе-
ратура 
испыта-
ния, °С
σ0,2/100 σ0,2/500 σ0,2/1000 σ-1 σ-1н*
по остаточной деформации
на базе
107 циклов
кгс/мм2
Пруток
горяче-
катанный
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
800 36 31 - 34 29
900 20 15 12 30 -
950 12 7 - 22 -
* rн = 0,75 мм; аа = 1,89 (ГОСТ 25.502-79).

Пластичность после длительных нагревов
Состояние
материала
Режим
нагрева
Темпе-
ратура 
испыта-
ния, °С
δ5
темпера-
тура, °С
выдержка,
час
%
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
Без нагрева 20 11,6
800 9,2*
950 12
700 200 20 7,4
950 16
450 950 16,8
800 2000 20 9,5*
800 11*
5000 20 12*
800 9*
10000 20 10*
800 10*
850 1000 20 16*
850 15,8*
950 200 20 10
450 20 11,2
950 24,2
*Данные ЦКТИ
Механические свойства алитированных образцов

Состояние
материала

Режим
алитиро-
вания *
Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σв δ5 ψ Длительная
прочность
кгс/мм2
% σ100 δ5 ψ
кгс/мм2 %
Термически
обработанный
по режиму:
 
1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
Без
алити-
рования
20 108 16 13,5 - - -
800 - - - 47 2 2,8
900 - - - 26 2,9 2,9
940 - - - 20 4 3,5
950 59 10 10,5 - - -
При
950°С,
4 часа
700 89 14 12 - - -
800 79 5 7,5 47 2,5 4
900 70 13 13 26 3 3,5
940 - - - 20 3,5 4,5
950 52 12,5 12 - - -
1-я закалка с
1220±10°С (4 часа)
на 
воздухе, 2-я закалка
с 
1050±10°С (4 часа)
на 
воздухе
20 103 11,5 10 - - -
700 86 9 8 - - -
800 74 4 3 - - -
900 70 13 14 - - -
950 52 13 9 - - -
* После алитирования образцы подвергались отжигу.
Релаксационная стойкость *
Состояние
материала
Темпе-
ратура 
испыта-
ния, °С

τ0 Остаточное напряжение (τt), кгс/мм2,
после испытания в течение, час
кгс/мм2 50 100 200 500
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
700 25 23,5 23,5 23,5 -
30 28 27 27 27
750 30 27 26 25,5 25
800 25 15 14 13 -
900 25 11,5 8,5 6 -
950 25 6 3,5 1,5 -
* Испытания в условиях кручения.

Физические свойства
Плотность: 8380 кг/м3
Коэффициент термического линейного расширения
Темп-ра, °С
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800
20-900 20-1000
α·106 1/град 12,0 12,5 12,9 13,3 13,6 13,9 14,3 14,9 15,6 16,6
Темп-ра, °С
100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700
700-800 800-900
α·106 1/град 13,0 13,7 14,5 14,8 15,4 16,7 19,1 21,2
Коэффициент теплопроводности
Темп-ра, °С
100 200 300 400 500 600 700 800 900
λ вт/м·град 9,64 11,3 12,5 14,6 15,9 18,0 19,6 21,4 23,5
Магнитные свойства
Сплав немагнитен.
Жаростойкость * (окалиностойкость)
Состояние
материала
Температура
испытания, °С

Продолжитель-
ность нагрева, час
Привес Потери
массы
г/м2·час
Термически обработанный
по режиму: 1-я закалка с
1220±10°С (4 часа) на
воздухе, 2-я закалка с
1050±10°С (4 часа) на
воздухе, старение при
950±10°С (2 часа)
950 - 0,011 0,02
То же +
алитирование
1000 100 4,0** -
500 7,0** -
1000 7,2** -
2000 6,5** -
* Испытания в воздушной среде.
** Привес в г/м2.
Технологические данные
Рекомендуемая термическая обработка *
Вид
полу-
фабри-
ката
Вид
термической
обработки
Температура,
°С
Выдержка,
час
Условия
охлаждения
Штамповки
лопаток
Ступенчатая закалка:
I ступень 1210±10 5 Перенос
(2-2,5 мин)
в печь с
1050±10°С
II ступень 1050±10 0,5 В печи до
1000°С
III ступень 1000±10 0,5-1 На воздухе
Старение 900±10 12-16
Отпуск**
(в аргоне)
для снятия
остаточных
напряжений
900-950 2 В аргоне
до 600°С,
далее на
воздухе
* ТУ55М-81.
** 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
за один ход
машины-орудия, %

Продолжи-
тельность
нагрева, мин
Условия
начала конца за один
проход
(на прессе)
за один
нагрев
(на молоте)
нагрева охлаждения
Прокатка
слитков
на прутки
1160-1170 ≥1040 - 10-25 20-60 В газовых
или электро-
печах
На
воздухе
Штамповка
лопаток*
1180 ≥1070 50 30-40 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 ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) до предела текучести

Диаграммы растяжения сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) от предела текучести до разрушения

Кривые ползучести сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Кривые ползучести сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Кривые ползучести сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Кривые длительной прочности сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Параметрическая кривая сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) в интервале температур 800-950

Параметрическая кривая сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) в интервале температур 800-950

Кривые релаксации сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) в интервале температур 400-950

Кривые релаксации сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР) в интервале температур 400-950

Диаграммы предельных амплитуд при растяжении-сжатии образцов с надрезом из сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Диаграммы предельных амплитуд при растяжении-сжатии образцов с надрезом из сплава ЭП220 (ХН51ВМТЮКФР)

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3

Связанные материалы