Сплав ЭИ437А

Характеристика сплава ЭИ 437А (ХН77ТЮ)

Сплав ЭИ 437А (марка ХН77ТЮ) — деформируемый жаропрочный сплав на никелевой основе. Относится к III группе по классификации ГОСТ 5632-2014: жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определённого времени и обладающие достаточной жаростойкостью.

Рабочая температура — до 750 °С. Срок работы при этой температуре — ограниченный. Температура начала интенсивного окалинообразования — 1050 °С.

Отличие ЭИ 437А от ЭИ 437Б

Сплав ЭИ 437А является вариантом сплава ЭИ 437Б (ХН77ТЮР) с пониженным содержанием бора — не более 0,003 % вместо 0,01 %. По остальному химическому составу марки идентичны. Пониженное содержание бора снижает склонность к образованию горячих трещин при сварке и повышает пластичность в околошовной зоне, хотя сплав в обоих вариантах остаётся трудносвариваемым.

Химический состав сплава ЭИ 437А

Химический состав по ГОСТ 5632-2014 (указаны массовые доли элементов, %):

Элемент	Обозначение	Содержание, %
Никель	Ni	Основа (~70–77)
Хром	Cr	19–22
Титан	Ti	2,4–2,8
Алюминий	Al	0,6–1,0
Углерод	C	≤ 0,07
Бор	B	≤ 0,003
Железо	Fe	≤ 1,0
Кремний	Si	≤ 0,6
Марганец	Mn	≤ 0,4
Церий	Ce	≤ 0,02
Медь	Cu	≤ 0,07
Сера	S	≤ 0,007
Фосфор	P	≤ 0,015
Свинец	Pb	≤ 0,001

Никель-хромовая матрица обеспечивает жаростойкость и коррозионную стойкость сплава. Титан и алюминий формируют упрочняющую фазу γ’ (Ni₃(Al,Ti)), которая определяет жаропрочные свойства при повышенных температурах. Низкое содержание серы, фосфора и свинца регламентировано для обеспечения длительной прочности и снижения склонности к хрупкому разрушению.

Механические свойства сплава ЭИ 437А

Листовой прокат при 20 °С

По ГОСТ 24982-81 для листа толщиной до 3,9 мм после закалки 1080–1120 °С (охлаждение в воде) и старения 750 °С в течение 5 ч:

Параметр	Значение
Предел кратковременной прочности, σв	≥ 930 МПа
Относительное удлинение, δ5	≥ 20 %

Прутки при повышенных температурах

По ГОСТ 23705-79 для прутков (продольное направление) после закалки 1080 °С в течение 8 ч (охлаждение на воздухе) и старения 700 °С в течение 16 ч (охлаждение на воздухе), испытание при 700 °С:

Параметр	Значение
Предел кратковременной прочности, σв	≥ 740 МПа
Предел текучести, σТ	≥ 620 МПа
Относительное удлинение, δ5	≥ 15 %
Относительное сужение, ψ	≥ 20 %
Ударная вязкость, KCU	≥ 400 кДж/м²

Твёрдость после термообработки (пруток, ГОСТ 23705-79): HB 255–321.

Предел длительной прочности при 700 °С на базе 1000 ч составляет 330 МПа. Предел выносливости σ₋₁ = 363 МПа (на базе 10⁷ циклов).

Физические свойства сплава ЭИ 437А

Температура, °С	Плотность, кг/м³	Модуль упругости E, ГПа	ТКЛР α×10⁶, 1/°С	Теплопроводность λ, Вт/(м·°С)
20	8200	196	—	12,6
100	8180	—	12,67	13,9
200	8140	—	12,9	15,6
300	8110	—	13,3	17,2
400	8070	—	13,8	18,8
500	8040	—	14,2	20,9
600	8000	157	14,6	23,5
700	7960	147	15,1	25,1
800	7920	128	15,5	28,2
900	7870	—	16,2	31,1

Примечание: ТКЛР указан как средний коэффициент линейного расширения в интервале от 20 °С до указанной температуры.

Термическая обработка сплава ЭИ 437А

Стандартная термическая обработка сплава ЭИ 437А включает два этапа: закалку и старение. Режим зависит от вида полуфабриката.

Для прутков (ГОСТ 23705-79): закалка при 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воздухе. Старение при 700 °С, выдержка 16 ч, охлаждение на воздухе.

Для листового проката (ГОСТ 24982-81): закалка при 1080–1120 °С, охлаждение в воде. Старение при 750 °С, выдержка 5 ч.

При закалке происходит растворение упрочняющей фазы γ’ в никель-хромовой матрице. Последующее старение обеспечивает выделение дисперсных частиц γ’-фазы (Ni₃(Al,Ti)), которые препятствуют движению дислокаций и обеспечивают жаропрочность сплава.

Технологические свойства

Свариваемость сплава ЭИ 437А

Сплав относится к категории трудносвариваемых. Для получения качественных сварных соединений необходим предварительный подогрев до 200–300 °С и последующая термообработка (отжиг). Склонность к образованию трещин в околошовной зоне обусловлена выделением хрупких фаз при охлаждении.

Обработка давлением

Температура ковки: начала — 1180 °С, конца — 900 °С. Сечение до 300 мм охлаждается на воздухе. Высокая пластичность сплава при температурах горячей обработки позволяет получать полуфабрикаты различных форм: прутки, листы, ленту, проволоку.

Применение сплава ЭИ 437А

Сплав ЭИ 437А применяют для изготовления ответственных деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок: турбинных лопаток, дисков, колец, крепёжных деталей, работающих при температурах до 750 °С. Сочетание жаропрочности, сопротивления ползучести и стойкости к газовой коррозии определяет применение сплава в авиационном двигателестроении и стационарной энергетике.

Из проволоки ЭИ 437А изготавливают пружины, эксплуатируемые в диапазоне температур от −70 до +550 °С. Сплав также используют для деталей реакторного оборудования — уплотнений, клапанов, нагревательных элементов.

Основные эксплуатационные требования к материалу: сопротивление малоцикловой и термической усталости, длительная прочность при рабочих температурах, стойкость к окислению в газовых средах.

Формы поставки сплава ЭИ 437А

Сплав ЭИ 437А поставляется в следующих видах полуфабрикатов:

Вид полуфабриката	Нормативный документ
Прутки горячекатаные и кованые	ГОСТ 23705-79
Листовой прокат	ГОСТ 24982-81
Прокат листовой горячекатаный	ГОСТ 19903-74
Прокат листовой холоднокатаный	ГОСТ 19904-90
Трубки малых размеров (капиллярные)	ГОСТ 14162-79

На рынке наиболее распространён круг (пруток), лист, проволока и труба из сплава ЭИ 437А.

Подробнее о жаропрочных никелевых сплавах и других марках — в каталоге. Общие сведения о жаропрочных сплавах на нашем сайте.