Сплав ХН67ВМТЮ

Сплав ХН67ВМТЮ — деформируемый жаропрочный сплав на никелевой основе, упрочняемый дисперсионным старением (выделением γ′-фазы Ni₃(Al,Ti)). Предназначен для длительной работы в нагруженном состоянии при высоких температурах. Регламентируется ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки».

Расшифровка марки и варианты обозначения

В маркировке ХН67ВМТЮ зашифрован химический состав: Х — хром, Н67 — никель (~67%), В — вольфрам, М — молибден, Т — титан, Ю — алюминий. Встречается также написание ХН67МВТЮ — тот же сплав с иным порядком букв в обозначении. Суффикс ВД означает вакуумно-дуговой переплав.

Заводские обозначения: ЭП202, ЭП202-ВД. В ряде источников встречается также ЭИ202. Подробнее о сплавах этой группы — в разделе Сплавы никеля.

Химический состав ХН67ВМТЮ по ГОСТ 5632-72

Основа — никель (~67%). Хром обеспечивает жаростойкость и стойкость к окалинообразованию. Молибден и вольфрам — твердорастворное упрочнение матрицы при высоких температурах. Титан и алюминий формируют упрочняющую γ′-фазу при старении. Бор и церий вводятся в расчётном количестве для улучшения пластичности по границам зёрен; химическим анализом в готовой продукции не определяются (п. 8 примечаний к ГОСТ 5632-72).

Элемент	Содержание, %	Элемент	Содержание, %
Ni, никель	основа	Mo, молибден	4,00–5,00
Cr, хром	17,0–20,0	W, вольфрам	4,00–5,00
Fe, железо	≤ 4,00	Ti, титан	2,20–2,80
C, углерод	≤ 0,08	Al, алюминий	1,00–1,50
Si, кремний	≤ 0,60	B, бор	≤ 0,01 (расч.)
Mn, марганец	≤ 0,50	Ce, церий	≤ 0,01 (расч.)
S, сера	≤ 0,010
P, фосфор	≤ 0,015

При вакуумно-дуговом переплаве (марка ХН67ВМТЮ-ВД / ЭП202-ВД) содержание серы ≤ 0,005%, что повышает пластичность и ударную вязкость. Химический состав по ТУ 14-1-1471-75 нормирован для марок ХН67МВТЮ (ЭП202) и ХН67МВТЮ-ВД (ЭП202-ВД).

Механические свойства ХН67ВМТЮ при комнатной температуре

Приведены минимальные нормируемые значения после дисперсионного упрочнения.

Прутки горячекатаные и кованые (ГОСТ 23705-79)

Режим термообработки: закалка 1100–1150 °С, 5 ч, охлаждение на воздухе + старение 800–850 °С, 10 ч, охлаждение на воздухе.

Сечение	σ₀,₂, Н/мм²	σВ, Н/мм²	δ, %	Ψ, %	KCU, Дж/см²	НВ
ø 15–55 мм	≥ 550	≥ 930	≥ 16	≥ 18	≥ 34	241–341

Листовой прокат (ГОСТ 24982-81)

Для листа толщиной ≥ 4,0 мм — закалка 1140–1160 °С (воздух или вода) + отпуск 850 °С, 5 ч, воздух: σВ ≥ 930 Н/мм², δ ≥ 18%, Ψ ≥ 18%, KCU ≥ 40 Дж/см².

Для листа толщиной до 3,9 мм — закалка 1070–1090 °С (воздух или вода) + отпуск 850 °С, 5 ч, воздух: σВ ≥ 930 Н/мм², δ ≥ 15%.

Длительная прочность и усталость

Предел выносливости при симметричном цикле (N = 10⁷ циклов): при 700 °С — 300–320 Н/мм², при 750 °С — 320–340 Н/мм², при 800 °С — 310–330 Н/мм², при 850 °С — 280–300 Н/мм².

Температура начала интенсивного окалинообразования в воздушной среде — 1000 °С.

Термообработка и дисперсионное упрочнение

Комплекс свойств сплава ХН67ВМТЮ достигается двухступенчатой термической обработкой. На первом этапе проводится закалка (твёрдый раствор): высокотемпературный нагрев растворяет упрочняющие фазы, фиксируя пересыщенный аустенит. На втором этапе — старение при 800–850 °С, при котором из аустенита выделяется γ′-фаза Ni₃(Al,Ti), обеспечивающая высокую жаропрочность.

Конкретные режимы — по применяемому НД (ГОСТ 23705-79 для прутков, ГОСТ 24982-81 для листа). Режим термообработки выбирается в зависимости от вида полуфабриката и сечения.

Температурный интервал ковки: 1180–950 °С.

Технологические характеристики: свариваемость и деформируемость

Сплав относится к трудно свариваемым. Допустимые способы сварки: ручная дуговая (РД), ручная аргонодуговая (РАД), контактная точечная (КТ). Необходимы предварительный подогрев и последующая термообработка сварного соединения — без неё возможно снижение пластичности и жаропрочности шва и зоны термического влияния.

Деформируемость: максимальная степень холодной деформации — 50%, минимальная — 12%. Этот диапазон учитывается при выборе операции штамповки или гибки.

Обрабатываемость резанием (после закалки и старения при 320 НВ): коэффициент обрабатываемости Кv = 0,10 твёрдым сплавом и 0,08 быстрорежущей сталью — то есть значительно ниже, чем у конструкционных сталей. Рекомендуется чистовая обработка до финальной термообработки там, где это допустимо по чертежу.

Применение сплава ХН67ВМТЮ (ЭП202)

Сплав предназначен для деталей, нагруженных при высоких температурах в течение длительного срока службы (до 25 000 ч):

• рабочие и сопловые лопатки газовых турбин;
• диски и корпуса газовых турбин, работающие длительно до +800 °С и кратковременно до +850 °С;
• листовые детали турбин;
• сварные конструкции с повышенными требованиями к жаропрочности и жаростойкости;
• цилиндрические винтовые пружины, работающие при +600–700 °С;
• кольца цельнокатаные различного назначения.

Сплав ХН67ВМТЮ занимает промежуточное положение по жаропрочности среди никелевых деформируемых сплавов этого класса. Его особенность — сочетание удовлетворительной технологической пластичности (прокатка в лист, ковка в прутки, изготовление колец) с жаропрочностью, достаточной для лопаточных и дисковых деталей газовых турбин. Смежные марки с иным соотношением легирующих элементов — см. страницу Сплав ХН67МВТЮ.

Форма поставки

Поставляется в следующих видах проката:

• Прутки горячекатаные и кованые — ГОСТ 23705-79, диаметры ø 15–105 мм, квадратное сечение □ 60–180 мм;
• Лист горячекатаный (≥ 4,0 мм) и холоднокатаный (до 3,9 мм) — ГОСТ 24982-81;
• Кольца цельнокатаные различного назначения;
• Фасонный профиль высокой точности — ТУ 14-11-245(1)-88.

Поставка — по согласованной спецификации, с подтверждением химического состава и механических свойств. Для ответственных деталей применяется вакуумно-дуговой переплав (маркировка ВД).