Сплав ЭП99 (ХН50МВКТЮР) жаростойкий и жаропрочный свариваемый на никелевой основе

Химический состав, %
(ТУ14-1-1747-76)
C Cr W Mo Co Al Ti Ni
≤0,1 17,5-19,5 5,5-7 3,5-5 5-8 2,5-3 1-1,5 Основа
Nb Mn Fe Si Cu Ce* B* S P
не более
1,5 0,3 3,0 0,3 0,07 0,02 0,005 0,015 0,015
* Вводятся по расчету.
Механические свойства* по ТУ
Вид
полу-
фабри-
ката

ТУ

Состояние
контрольных
образцов
Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σ0,2 σв σ50 σ60 δ5
ψ ан Размер
зерна,
балл**
кгс/мм2 % кгс·м/см2
не менее
Лист
холодно-
катанный
толщиной
0,8-3 мм
ТУ14-1-
1747-76
В состоянии
поставки
20 - ≤120 - - 35 - - 3-8
Термически
обработанный
по режиму:
закалка с
1090±10°С (20
мин) в воде,
старение при
760±10°С,
8-12 часов
900 - 50 - - 9 - - -
Лист
горяче-
катанный
ТУ14-1-
146-71
Термически
обработанный
по режиму:
 

закалка с
1080-1120°С
в воде,
на воздухе
или под
водяным
душем

20 - ≤120 - - 35 - - ≥4

закалка с
1080-1120°С
(1-2 часа) в
воде, 
старение
при 760
±10°С,
8-12 часов
или при
900±10°С,
8 часов

20 85 120 - - 20 - - -
900 - 50 - - 9 - - -
Лента
толщиной
0,2-1,2 мм
ТУ14-1-
4423-88
В состоянии
поставки
20 - ≤120 - - 25*** - - -
Пруток
горяче-
катанный
диаметром
14-20 мм
ТУ14-1-
2786-79
Термически
обработанный
по режиму:
закалка с
1080-1100°С
(2-4 часа)
на воздухе,
старение
при 760°С,
12-16 часов
20 80 120 - - 17 19 2,5 -
800 - - 32 - - - - -
900 40 48 - - 14 20 - -
Пруток
горяче-
катанный
диаметром
20-55 мм (или
со стороной
квадрата
40-100 мм)
ТУ14-1-
1476-75
20 80 125 - - 20 22 3 -
800 - - - 32 - - - -
900 44 48 - - 14 25 - -
Поковка,
шайба
ТУ296-71 Термически
обработанные
по режиму:
закалка с
1080-1100°С
на воздухе
20 80 100 - - 10 10 3,5 -
900 40 50 - - 10 15 3,5 -
930 - - 20**** - - - - -
* Механические свойства для поковки-штанги (диаметром 280-300 мм) по ТУ1-14-1531-75, предназначенной для изготовления колец, должны удовлетворять требованиям ТУ, указанным в спецификации.
** ГОСТ 5639-82.
*** δ10 (lрасч = 11,3√F).
**** σ1/15.

Механические свойства при комнатной и высоких температурах
Вид
полу-

фабри-
ката

Состояние

Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
 
Е
Ед σпц σ0,2 σв δ5*
ψ
кгс/мм2 %
Лист
холодно-
катанный

Термически
обработанный
по режиму:

 
закалка с 1100°С
(20 мин) на воздухе,

старение при 760°С,
12 часов
20 19400 - 68-73 75-80 118-125 23-30 -
600 15500 - - 70-75 95-100 20-25 -
700 14800 - - 70-75 93-100 12-16 -
800 14000 - 47-53 60-65 75-80 6-10 -
900 12000 - 30-33 50-55 50-60 9-15 -
1000 9500 - 7-10 13-15 16-20 20-35 -
закалка с 1100°С
(20 мин) на воздухе,

старение при 900°С,
8 часов
20 19400 - 58-63 68-73 112-118 30-35 -
600 15500 - 49-55 60-65 92-97 25-30 -
700 14800 - 48-54 60-65 92-97 20-25 -
800 14000 - 47-53 60-65 75-80 7-12 -
900 12000 - 27-30 39-44 48-53 11-16 -
1000 9500 - 7-10 13-15 16-20 25-35 -
Лента
холодно-
катанная
толщиной
0,5 мм
В состоянии поставки
(после закалки с
1080-
1120°С на воздухе)
20 - - - 58-65 95-105 42-60 -
700 - - - 50-55 64-70 15-20 -
800 - - - 55-60 62-70 4-6 -
900 - - - 40-45 45-55 10-12 -
1000 - - - 6-8 8-12 22-28 -
Пруток
диаметром
20-55 мм (или
со стороной
квадрата
80-100 мм)

Термически
обработанный
по режиму:

 
закалка с
1100°С (3 часа) на
воздухе, старение
при 760°С, 12 часов
20 - 22000-22100 - 82-100 125-140 20-33 23-38
600 - 19200-19400 - - - - -
700 - 18600-18800 - 80-84 110-120 11-16 13-18
800 - 17600-17700 - 70-75 85-90 10-15 11-16
900 - 17100-17200 - 44-50 48-60 15-25 25-35
1000 - 15100-15500 - - - - -
закалка с
1100°С (3 часа) на
воздухе, старение
при 900°С, 8 часов
20 - 21500-21900 - 67-75 118-125 30-38 35-45
600 - 18600-19000 - - 110-114 20-30 30-35
700 - 17800-18200 - 67-72 100-108 20-28 22-30
800 - 17400-17500 - 67-72 80-85 15-20 18-24
900 - 16500-17000 - 40-45 46-53 20-30 27-32
1000 - 15400-15500 - - 20-28 25-35 45-50
закалка с
1150°С (3 часа) на
воздухе, старение
при 900°С, 8 часов
20 - - - 65-70 108-118 20-25 25-30
700 - - - 65-70 95-100 18-23 20-25
800 - - - 65-70 80-85 10-15 13-18
900 - - - 48-53 50-55 12-18 18-24
1000 - - - 15-18 20-28 30-35 60-70
* Для ленты lрасч = 35 мм.
Пределы длительной прочности и ползучести
Вид
полу-

фабри-
ката
Состояние Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С

σ10 σ50 σ100 σ500 σ1000 σ2000 σ3000 σ0,2/100
по остаточ-
ной 
дефор-
мации

σн*100 σн*500
кгс/мм2 σ100 σ500
Лист
холодно-
катанный
Термически
обработанный
по режиму:
 
закалка с
1100°С
(20 мин)
на воздухе,

старение
при 
760°С,
12 часов
700 - - 56 - - - - - - -
800 - - 32 26 - - - 30 - -
900 - - 12 10 - - 5 8 - -
1000 - - 4 - - - - - - -
закалка с
1100°С
(20 мин) на
воздухе,

старение при
900°С,
8 часов
700 - - 58 52 - - - - - -
800 - - 32 26 - - - 22 - -
900 - - 12 9 6,5 6 5 7,5 - -
1000 - - 4 - - - - - - -
Лента
толщиной
0,5 мм
В состоянии
поставки

(после закалки
с 1080-
1120°С
на воздухе
)
800 39 35 30 23 - - - 25 - -
900 17 11 10 7 - - - 7 - -
1000 - 4 3,5 2 - - - 1,5 - -
Пруток
катаный
диаметром
14-35 мм и
кованый
со стороной
квадрата
80-100 мм)
Термически
обработанный
по режиму:
 
закалка с
1100°С
(3 часа) на
воздухе,

старение
при 
760°С,
12 часов
650 - - 84 - - - - - - -
700 - - 60 55 - - - - - >1
800 - - 35 - - - - - >1 -
900 - - 14 - - - - - >1 -
1000 - - 4,5 - - - - - - -
закалка с
1100°С
(3 часа) на
воздухе,

старение
при 
900°С,
8 часов
700 - - 65 60** - - - 56 - >1
750 - - 50 - - - - - - -
800 - - 35 28** - - - 22 >1 -
900 - - 14 10** - - - 8 >1 -
1000 - - 4,5 - - - - - - -
закалка с
1150°С
(3 часа) на
воздухе,

старение
при 
900°С,
8 часов
700 - - 65** - - - - - - >1
800 - - 39 - - - - - - -
900 - - 15 - - - - - - -
* rн = 0,1 мм; аа = 4,5 (ОСТ1 90294-80).
** σ200.

Пределы выносливости
Вид
полу-

фабри-
ката

Состояние

Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σ-1, кгс/мм2, на базе N, цикл
106 107 2·107 5·107
Лист
холодно-
катанный

Термически обработанный по режиму:
закалка с 1100°С (20 мин) на воздухе,
старение при 900°С, 8 часов

800 45 33 30 27
900 32 20 18 16
Механические свойства при комнатной температуре после длительных нагревов

Состояние
материала

Режим нагрева σв δ5
ψ ан
темпера-
тура, °С
продолжитель-
ность, час
кгс/мм2 % кгс·м/см2

Термически обрабо-
танный 
по режиму:

 
закалка с 1100°С
(3 часа) на воздухе,

старение при 760°С,
12 часов
Без нагрева 135 27 28 -
800 300 139 23 27 -
закалка с 1100°С
(3 часа) на воздухе,

старение при 900°С,
8 часов
Без нагрева 124 33 37 -
800 300 135 23 27 -
закалка с 1080°С
(3 часа) на воздухе,

старение при 950°С,
8 часов
Без нагрева - 48 57 7
800 1000 - - - 7
3000 - 20 24 4,4
900 1000 - - - 18,4
3000 - 48 57 15,2
Релаксационная стойкость

Состояние
материала

Темпе-
ратура
испыта-
ния, °С
σ0 Остаточное напряжение σt, кгс/мм2,
после испытания в течение, час
кгс/мм2 100 200 500

Термически обработанный по режиму:

 
закалка с 1150°С (3 часа) на воздухе,
старение при 800°С, 8 часов
700 35 22 21 -
750 35 20 17 -
800 35 19 17 -
850 25 16 9 -
закалка с 1180°С (3 часа) на воздухе,
старение при 760°С, 16 часов
800 35 16 13 10
850 35 12 10 7

Физические свойства
Плотность: 8440 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 11,5 11,9 12,2 12,6 12,9 13,1 13,6 14,3 15,3 16,7
11,6 12,0 12,3 12,6 12,9 13,1 13,4 13,9 14,7 16,0
Темп-ра, °С
100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-800
800-900 900-1000
α·106 1/град 12,2 12,9 13,6 14,2 14,3 16,7 18,9 23,9 28,9
12,4 12,9 13,7 14,1 13,9 15,4 17,2 21,5 27,5
Примечание. Свойства для материала после термической обработки по двум режимам: закалка с 1080-1100°С, старение при 760°С, 12 часов (верхняя строка); закалка с 1080-1100°С, старение при 900°С, 8 часов (нижняя строка).
Коэффициент теплопроводности
Темп-ра, °С
25 100 200 300 400 500
λ вт/м·град 9,63 10,4 12,6 13,8 15,5 17,2
Темп-ра, °С
600 700 800 900 1000
λ вт/м·град 19,3 20,9 23,0 24,7 26,4
Удельная теплоемкость
Темп-ра, °С 100 200 300 400 500 600 700 800 900
с кДж/кг·град 0,385 0,419 0,441 0,460 0,502 0,523 0,544 0,568 0,607
Магнитные свойства
Сплав немагнитен.
Степень частоты полного нормального излучения
Состояние
материала
Состояние
поверхности
εн, при температуре, °С
100 200 300 350 400 500 550 600 650 700 750 800
В состоянии
поставки

(после
закалки с
1080-
1120°С)
После
травления
0,33 0,34 0,34 - 0,37 0,43 0,5 0,6 0,64 0,7 0,71 0,72
После эма-
лирования
(ЭВ-56)
0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 0,81 - 0,81 - 0,81 - 0,81
Термически
обработанный
по режиму:
  
закалка с
1100°С на
воздухе
Без
травления
0,65 0,67 0,69 0,70 0,72 0,73 - 0,74 - 0,75 - 0,75
старение
при 850°С,
8 часов
0,65 0,67 0,69 0,70 0,72 0,73 - 0,74 - 0,75 - 0,75
Коррозионная стойкость
Сплав обладает стойкостью в продуктах сгорания дизельного топлива.
Жаростойкость (окалиностойкость)
Сплав (лист холоднокатанный после травления) после испытания на воздухе при 1100°С в течение 100 часов имеет привес 0,73 г/м2·час.
Технологические данные
Метод выплавки
Сплав (ИД) выплавляется в вакуумно-индукционных печах (ВИ) с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ВД).
Рекомендуемая термическая обработка
(инструкция ВИАМ ПИ1.2.101-78)
Вид
термической
обработки
Температура,
°С
Выдержка,
час
Условия
охлаждения
Закалка для снятия нагартовки 1080-1100  2-4 (пруток);
5 мин-1 час (лист)
В воде*,
на воздухе
или под
водяным
душем*
Закалка для снятия
сварочных напряжений***
(1080-1100)**
или
(900-950)**
- На воздухе
Упрочняющая термообработка
(старение)****
760 или 8-16
900  8
* Перед операциями холодной обработки давлением.
** Нагрев в интервале температур 600-900°С со скоростью 12-20 град/мин.
*** Для эмалированных деталей термообработка для снятия сварочных напряжений совмещается с отжигом эмали (с последующим старением).
**** Старение при 760°С - для получения максимального предела текучести, при 900°С - максимальной пластичности.
Горячая обработка давлением
(ПИ1.2.007-77)
Вид
обработки
Температура деформации, °С Степень
деформации
за один
нагрев, %
Условия
начала окончания нагрева охлаждения
Ковка,
штамповка
≤1160 1050 40 В воздушных
печах
На воздухе
* Для точных штамповок рекомендуется нагрев в безокислительных средах.
Штампуемость
Вытяжка
Квыт
Отбортовка
Котб
Выдавка
(сферическая)
Квыд
Гибка
rmin
1,9-2,0 1,5-1,55
0,4-0,43 (1-1,2) s*
* s - толщина листа, мм.

Свариваемость
Сплав хорошо сваривается аргоно-дуговой и контактной сваркой.
Механические свойства сварных соединений
Свариваемый
материал*
(вид полу-
фабриката)
Термическая
обработка
Метод
сварки
Приса-
дочный
материал
Темпера-
тура испы-
тания, °С
σв.св σ100
до
сварки
после
сварки**
кгс/мм2
Лист
холодно-
катанный
толщиной
1-2 мм
Закалка с 1100°С
на воздухе
Закалка с 1100°С
(20 мин) на воздухе,

старение при 900°С,
8 часов
АрДЭС*** ЭП533-ИД 20 110-118 -
700 - 56
800 70-78 32
900 46-53 12
Старение при
900°С, 8 часов
20 110-118 -
700 - 54
800 70-76 31
900 45-48 11
ЭЛС - 20 95-100 -
800 72-75 31
900 42-45 11
Закалка с 1100°С,
старение при 900°С,
8 часов
Без
термообработки
АрДЭС ЭП533-ИД 20 95-105 -
800 64-70 30
900 43-46 10
ЭЛС - 20 94-96 -
800 67-75 30
900 42-45 10
В состоянии
поставки
Закалка с 1100°С
(20 мин) на воздухе,

старение при 760°С,
12 часов
АрДЭС ЭП533-ИД 20 116-120 -
700 - 56
800 74-80 32
900 50-58 12
1000 16-20 -
РЭС - 20 93-97 -
800 56-64 -
900 50-58 -
1000 16-20 -
* Образцы с усилением.
** Инструкция ВИАМ ПИ1.2.101-78.
*** Для монтажных швов допускается АрДЭС и ААрДЭС с присадкой ЭП367; сварные соединения АрДЭС с присадкой ЭП533-ИД имеют угол изгиба 180 градусов после сварки и 140-180 градусов после сварки и старения.
Применение
Для различных сварных силовых конструкций, паяных или сварных лопаток сопловых аппаратов (лист, лента); длительно работающих при температурах 700-1000°С, а также крепежных деталей, работающих при температурах до 850°С.

Диаграммы растяжения до предела текучести сплава ЭП99-ИД после термической обработки

Диаграммы растяжения до предела текучести сплава ЭП99-ИД после термической обработки

Кривые длительной прочности сплава ЭП99-ИД после термической обработки

Кривые усталости сплава ЭП99-ИД после термической обработки

Uslovn obozn 1

Uslovn obozn 2

Uslovn obozn 2 1

Uslovn obozn 3

Связанные материалы