Сплав ХН51ВМТЮКФР-ВД

Описание сплава ХН51ВМТЮКФР-ВД (ЭП220-ВД)

ХН51ВМТЮКФР-ВД — жаропрочный многокомпонентный сплав на никелевой основе. Второе обозначение — ЭП220-ВД. Суффикс ВД означает вакуумно-дуговой переплав исходной плавки, что обеспечивает минимальное содержание газов и неметаллических включений.

Расшифровка буквенного обозначения: Х — хром, Н — никель (основа, ~51%), В — вольфрам, М — молибден, Т — титан, Ю — алюминий, К — кобальт, Ф — ванадий, Р — бор. Совокупность Mo + W + Co обеспечивает твёрдорастворное упрочнение матрицы, Al + Ti формируют дисперсионную γ′-фазу Ni₃(Al,Ti), которая является основным механизмом упрочнения при высоких температурах.

Химический состав ХН51ВМТЮКФР-ВД по ГОСТ 23705-79

Химический состав регламентирован таблицей 1а ГОСТ 23705-79.

Элемент	Содержание, %	Роль в сплаве
Никель (Ni)	44,3 – 57,7	Основа; обеспечивает жаростойкость и пластичность матрицы
Кобальт (Co)	14 – 16	Твёрдорастворное упрочнение, повышение длительной прочности
Хром (Cr)	9 – 12	Жаростойкость, окалиностойкость
Молибден (Mo)	5 – 8	Твёрдорастворное упрочнение γ-матрицы
Вольфрам (W)	5 – 7	Твёрдорастворное упрочнение, повышение ползучестойкости
Алюминий (Al)	3,9 – 4,8	Образование γ′-фазы Ni₃(Al,Ti); окалиностойкость
Титан (Ti)	2,2 – 2,9	Участие в образовании γ′-фазы
Ванадий (V)	0,2 – 0,8	Упрочнение, измельчение зерна
Железо (Fe)	до 3,0	Примесь
Бор (B)	до 0,02	Упрочнение границ зёрен
Углерод (C)	до 0,08	Ограничение
Кремний (Si)	до 0,5	Ограничение
Марганец (Mn)	до 0,5	Ограничение
Медь (Cu)	до 0,07	Ограничение
Сера (S)	до 0,009	Ограничение
Фосфор (P)	до 0,015	Ограничение

Ni — основа; содержание Ni дано приблизительно.

Физические и механические свойства ХН51ВМТЮКФР-ВД

Физические свойства

Свойство	Значение
Плотность	~8,2 г/см³
Температура плавления	~1300°C (ориентировочно)

Механические свойства после закалки и старения (пруток, ГОСТ 23705-79)

Температура испытания	σв, МПа	δ₅, %	ψ, %	Твёрдость HB
950°C	490	6	9	285 – 341

Значения твёрдости (HB 285–341) соответствуют состоянию после закалки и старения на пруткe по ГОСТ 23705-79. Механические характеристики при 950°C — нормируемые по ГОСТ, что подтверждает расчётный диапазон рабочих температур сплава.

Термическая обработка и упрочняющий механизм

Для достижения нормируемых механических свойств сплав подвергают двухступенчатой термической обработке: закалка и старение. Закалка переводит легирующие элементы в твёрдый раствор, последующее старение формирует дисперсную γ′-фазу (Ni₃(Al,Ti)) — основной упрочнитель никелевых жаропрочных сплавов данного класса. Высокое суммарное содержание Al + Ti (6,1–7,7%) обеспечивает значительный объём γ′-фазы, что определяет длительную прочность и сопротивление ползучести при рабочих температурах.

Вакуумно-дуговой переплав (суффикс ВД) устраняет газовую пористость и неметаллические включения, критически влияющие на усталостные характеристики лопаточных деталей. Величина зерна в макроструктуре — не более 3,5 баллов по шкале №6 (ГОСТ 23705-79).

Применение сплава ХН51ВМТЮКФР-ВД

Сплав предназначен для изготовления ответственных деталей в следующих отраслях:

• Авиационное и наземное турбиностроение — рабочие лопатки газовых турбин, детали горячего тракта двигателей;
• Двигателестроение — высоконагруженные детали турбинных секций, работающие при рабочих температурах до 950°C;
• Энергомашиностроение — детали ответственного назначения энергетических установок;
• Специальная техника — детали конструкций с длительным ресурсом при высоких температурах и нагрузках.

Сочетание высокой жаропрочности с достаточной технологической пластичностью (δ₅ = 6%, ψ = 9% при 950°C) позволяет применять сплав в деталях, испытывающих длительные циклические и статические нагрузки при рабочих температурах. Другие высоконагруженные жаропрочные никелевые сплавы для деталей турбин представлены в разделе сплавы никеля на нашем сайте.

Формы поставки и нормативная документация

Основная форма поставки ХН51ВМТЮКФР-ВД по ГОСТ 23705-79 — горячекатаные и кованые прутки. По согласованию возможна поставка в иных формах — труб, поковок-заготовок. Конкретные типоразмеры, допуски и объём испытаний согласуются при оформлении заказа.

Нормативный документ	Распространение
ГОСТ 23705-79	Прутки горячекатаные и кованые из жаропрочных сплавов

Для получения коммерческого предложения на поставку сплава ХН51ВМТЮКФР-ВД (ЭП220-ВД) свяжитесь с нашими менеджерами. Смотрите также: сплав ХН62МВКЮ — близкий по классу жаропрочный никелевый сплав для лопаток и дисков турбин.