Сплав ХН40МГБТЮР

ХН40МГБТЮР (ЭК156) — жаропрочный коррозионностойкий сплав на железоникелевой основе. Разработан прежде всего для изготовления пружинных элементов атомных реакторов, работающих при повышенных температурах в условиях длительного нагружения и облучения.

Обозначения и аналоги

Полные обозначения марки: ХН40МГБТЮР, ХН40МГБТЮР-ВД, ЭК156, ЭК156-ИД. Суффиксы отражают метод выплавки: ВД — вакуумно-дуговой переплав, ИД — вакуумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом. Российский аналог по составу — ХН36МГБТЮР.

Расшифровка марки и химический состав

Буквенно-цифровая маркировка по принятой в России системе указывает на основные легирующие элементы: Х — хром, Н40 — никель (~40%), М — молибден, Г — марганец, Б — ниобий, Т — титан, Ю — алюминий, Р — бор. Железо является вторым по содержанию базовым компонентом.

Структура и механизм упрочнения

Матрица сплава — аустенит (ГЦК-решётка) на основе железоникелевого твёрдого раствора. Сплав относится к классу дисперсионно-твердеющих (осадочно-упрочняемых): при старении после закалки из пресыщенного аустенита выделяются когерентные частицы γ’-фазы состава Ni₃(Ti, Al). Именно γ’-дисперсные выделения обеспечивают высокую прочность при повышенных температурах, сопротивление ползучести и необходимый уровень упругих характеристик для пружинных применений.

Легирование молибденом дополнительно упрочняет матрицу за счёт твёрдорастворного эффекта и повышает сопротивление точечной и щелевой коррозии. Ниобий частично стабилизирует зернограничные карбиды и тормозит рост зерна при высокотемпературной обработке. Ультранизкое содержание углерода (≤0,02%) и серы/фосфора (≤0,01% каждый) — обязательное условие для применений, связанных с радиационным облучением и требованиями к пластичности после длительной эксплуатации.

Хром совместно с молибденом формирует на поверхности пассивирующую оксидную плёнку, обеспечивающую коррозионную стойкость в широком диапазоне рабочих сред.

Радиационная стойкость

Аустенитная структура на Fe-Ni основе обладает более высокой радиационной стойкостью по сравнению с ферритными и мартенситными сталями: меньший радиационный рост, лучшее сопротивление распуханию при умеренных дозах нейтронного облучения. Это определяет применение ХН40МГБТЮР в активных зонах реакторов, где конструктивные пружинные элементы испытывают одновременно механическую нагрузку, повышенную температуру и нейтронный поток.

Применение сплава ХН40МГБТЮР

Основное и подтверждённое применение — пружинные элементы конструкции ядерных реакторов: распорные, фиксирующие и компенсирующие пружины тепловыделяющих сборок и других внутрикорпусных устройств. Требования к этим деталям исключительно жёсткие: сохранение упругих характеристик при рабочих температурах до 300–450°C в течение десятков тысяч часов, стабильность размеров после облучения, устойчивость к коррозии в охлаждающих средах.

Химическая и нефтехимическая промышленность рассматривается как возможная область применения для деталей, работающих в агрессивных средах при повышенных температурах, однако конкретные применения в этих отраслях должны подтверждаться технической документацией на конкретное изделие.

Смотрите также: Сплав ХН80ТБЮ — жаропрочный никелевый сплав с аналогичным механизмом дисперсионного упрочнения для более высоких температур; Сплав ХН40Б — никелевый сплав с близким базовым содержанием Ni.

Формы поставки

Сплав ХН40МГБТЮР поставляется в виде листов, пластин и прутков (круглый сечения). Конкретные размеры, допуски и требования к состоянию поставки (закалка, закалка+старение) согласовываются при оформлении заказа. При заказе укажите форму материала, размеры и требуемое состояние поставки.