Жаропрочные сплавы на основе никеля

Категория:
Литейное производство


Жаропрочные сплавы на основе никеля

Основой современных жаропрочных сплавов могут быть железо, никель, кобальт и реже другие металлы.

Жаропрочные сплавы на основе железа, рассмотренные в гл. X, применяют при 650-815 °С, никелевые 815-1050 °С и кобальтовые 870-1205 °С.

Жаропрочные сплавы лучших марок чаще всего представляют собой комбинации Ni, Сг, Fe и Со, упрочненные небольшим количеством С, Mo, W, Ti, Al, Nb или Та.

Некоторые из перечисленных элементов вызывают эффект старения, в результате при кратковременных нагревах увеличивается прочность сплавов. Другие элементы упрочняют их в литом состоянии. Во многих никелевых сплавах вторым (по величине концентрации) элементом является хром.

Жаропрочные сплавы на основе никеля широко используют для отливок лопаток авиационных газовых турбин, которые испытывают комплексное воздействие различных разрушающих нагрузок. Лопатки должны непрерывно надежно работать в течение 2500 ч.

Современные жаропрочные литейные сплавы на основе никеля делят на две группы.

Сплавы первой группы наряду с другими упрочняющими элементами содержат титан или алюминий, а также титан и алюминий вместе. Эти сплавы используют при температурах до 1050° С. Вследствие большой склонности титана и алюминия к окислению и образованию в отливках окисных плен плавку и заливку их производят в вакууме или в атмосфере инертного газа.

Сплавы второй группы, не содержащие алюминия и титана, в меньшей степени подвержены окислению. Плавку и заливку их производят в обычных условиях на воздухе. Сплавы используются главным образом при температурах до 900° С. При понижении температуры на 50-100° срок службы изделий может быть увеличен во много раз и доведен до 10 000 ч.

В табл. 33 приведен химический состав некоторых отечественных и зарубежных сплавов.

Хром, молибден и вольфрам придают сплавам высокую стойкость в агрессивных средах, Молибден и вольфрам повышают температуру рекристаллизации. Алюминий, титан, ниобий, молибден, вольфрам и другие могут образовывать в никелевых сплавах различные соединения, которые повышают их твердость, прочность, жаростойкость и износостойкость.

Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617) был первым сплавом рассматриваемого типа, из которого изготовляли рабочие лопатки турбо-стартера. Позже он был заменен лучшими сплавами типа ЖС. Из сплава ЖСЗ изготовляют сопло-БЬ1е лопатки газотурбинных двигателей, работающих при температуре газа 800-850 °С. Отливки из него подвергают закалке от 1150 °С (выдержка около 7 ч) на воздухе. Сплав ЖСЗ характеризуется высокой прочностью и жаростойкостью до 950-1000° С при невысокой пластичности. Литейная усадка сплава при заливке в стержневые формы составляет 2,1-2,3%, в горячие керамические 0,4-0,8%.

Сплав ВЖ36-Л2 обладает высокой жаростойкостью до 1050-1100 °С и повышенными механическими свойствами при температуре до 900° С, зависящими от содержания бора, а также хорошими литейными свойствами при температуре заливки 1520-1560 °С.

Отливки из него подвергают двойной закалке: от 1150 °С и 1080 °С при выдержке 4 ч на воздухе.

Особенность изготовления отливок ответственного назначения из современных жаропрочных никелевых сплавов — это плавка и разливка в вакууме, что позволяет не только улучшить свойства сплавов, но точнее регулировать их состав.

Никелевые жаропрочные сплавы содержат дефицитные элементы, поэтому их используют главным образом в таких условиях где при высокой температуре требуется высокая прочность (лопатки турбин, камеры сгорания, сопла и корпуса двигателей).

Многие из перечисленных изделий изготовляют литьем по выплавляемым моделям.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум