Сплав ХН70ВМТЮФ

Сплав ХН70ВМТЮФ — жаропрочный никелевый сплав, упрочняемый γ′-фазой (интерметаллид Ni₃(Al,Ti)). Основные обозначения: ЭИ826, ХН70ВМТЮФ-ВД, ЭИ826-ВД. Предназначен для длительной работы при температурах до 800 °C, кратковременно — до 850 °C. Температура начала интенсивного окалинообразования на воздухе — 1050 °C.

Расшифровка марки ХН70ВМТЮФ

Обозначение расшифровывается по легирующим элементам:

Х — хром; Н70 — никель (~70 %, основа); В — вольфрам; М — молибден; Т — титан; Ю — алюминий; Ф — ванадий.

Суффикс -ВД означает производство методом вакуумного дугового переплава, обеспечивающего пониженное содержание примесей и газов, что повышает однородность и длительную прочность сплава.

Химический состав по ГОСТ 5632-2014

Элемент	Содержание, %
Никель (Ni)	Основа (~60,6–75,2)
Хром (Cr)	13–16
Вольфрам (W)	5–7
Молибден (Mo)	2,5–4
Алюминий (Al)	2,4–2,9
Титан (Ti)	1,7–2,2
Ванадий (V)	0,2–1,0
Железо (Fe)	до 5
Углерод (C)	до 0,12
Кремний (Si)	до 0,6
Марганец (Mn)	до 0,5
Церий (Ce)	до 0,02
Бор (B)	до 0,015
Сера (S)	до 0,009
Фосфор (P)	до 0,015

Высокое содержание вольфрама и молибдена обеспечивает твердорастворное упрочнение матрицы. Алюминий и титан в сумме формируют γ′-фазу Ni₃(Al,Ti), являющуюся основным источником длительной жаропрочности. Ванадий дополнительно упрочняет матрицу и повышает сопротивление ползучести. Малые добавки бора и церия связывают примеси по границам зёрен, улучшая пластичность при длительных нагрузках.

Физические свойства

Плотность: ρ = 8 470 кг/м³ (при 20 °C).

Модуль упругости

t, °C	E, ГПа
20	200
500	170
600	165
700	155
800	145
900	130

Коэффициент линейного теплового расширения (диапазон 20 – t °C)

t, °C	α·10⁶, К⁻¹
100	10,4
200	11,7
300	12,4
400	12,9
500	13,2
600	13,6
700	14,0
800	14,5
900	15,0

Теплопроводность

t, °C	λ, Вт/(м·К)
20	8,8
100	10,5
200	12,6
300	14,2
400	16,3
500	18,4
600	20,5
700	22,6
800	25,1
900	28,0

Низкая теплопроводность при 20 °C (8,8 Вт/(м·К)) характерна для высоколегированных никелевых сплавов и влияет на выбор режимов нагрева при ковке: слишком быстрый нагрев формирует неравномерные термические напряжения.

Механические свойства

Нормированные свойства при 20 °C

Пруток, ГОСТ 23705-79, продольное направление:

σ₀,₂, МПа	σᵥ, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²
705	1 030	10	12	196

Свойства при рабочих температурах — режим ТО №1

Режим термообработки: закалка 1 210 °C, 2 ч, воздух → закалка 1 050 °C, 4 ч, воздух → старение 800 °C, 16 ч, воздух.

t испытания, °C	σ₀,₂, МПа	σᵥ, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²
20	710	1 030	10	12	20
500	660	960	25	30	—
600	660	970	22	28	—
700	630	960	12	15	—
800	570	830	10	15	—
900	390	580	15	20	—
950	305	410	18	25	—

Свойства при рабочих температурах — режим ТО №2

Режим термообработки: закалка 1 180 °C, 6 ч, воздух → старение 1 000 °C, 8 ч, охл. в печи до 900 °C, выдержка 8 ч, воздух → старение 850 °C, 16 ч, воздух.

t испытания, °C	σ₀,₂, МПа	σᵥ, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²
20	580–630	1 030–1 120	15–22	16–25	29–39
650	500	930	22	28	—
700	510–590	930–1 030	15–23	13–27	29
750	530	840	20	25	—
800	500–560	710–790	12–17	12–25	—
850	480	600	13	23	—

Режим ТО №2 даёт более высокую пластичность при 20 °C и более мягкое снижение прочности при рабочих температурах. Режим ТО №1 даёт более высокий предел текучести при температурах 500–700 °C, но ниже пластичность при комнатной температуре.

Влияние тепловой выдержки на механические свойства

Режим перед выдержкой: закалка 1 180 °C, 6 ч, воздух → старение 1 000 °C, 4 ч, охл. в печи до 900 °C, выдержка 8 ч, воздух → старение 850 °C, 15 ч, воздух. Испытания при 20 °C после выдержки.

T выдержки, °C / Время, ч	σ₀,₂, МПа	σᵥ, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²	HB
Без выдержки	590	1 030	15	16	34	280
600 / 5 000	710	980	12	14	10	290
700 / 10 000	660	1 080	10	8	20	295
800 / 1 000	590	1 090	17	17	34	280
800 / 10 000	540	950	15	13	26	285
900 / 3 000	490	840	17	17	29	240

Сплав сохраняет работоспособность после длительной выдержки при 700–800 °C вплоть до 10 000 ч: падение ударной вязкости компенсируется сохранением прочности. После 3 000 ч при 900 °C наблюдается снижение HB до 240 и некоторое падение σᵥ, что необходимо учитывать при проектировании ресурса.

Механические свойства после выдержки, испытание при температуре выдержки

T выдержки / испытания, °C — Время, ч	σ₀,₂, МПа	σᵥ, МПа	δ₅, %	ψ, %	KCU, кДж/м²
600/600 — 5 000	660	1 010	16	17	—
700/700 — 10 000	490	920	17	18	38
800/800 — 1 000	480	710	15	18	73
800/800 — 10 000	420	670	15	17	54
900/800 — 3 000	450	710	12	14	—

Предел выносливости

σ₋₁ = 372–417 МПа при базе испытаний n = 10⁷ циклов.

Коррозионная стойкость на воздухе

Скорость окисления на воздухе при длительных испытаниях 10 000 ч:

t, °C	Скорость окисления, мм/год
800	0,003
850	0,018
900	0,042

При контакте сплава с окислами железа возможно язвообразование. Для его предотвращения при длительной эксплуатации применяют алитирование или хромалитирование рабочей поверхности деталей.

Технологические параметры

Ковка

Температурный интервал ковки: 1 180–1 060 °C, охлаждение — воздух. Низкая теплопроводность сплава требует ступенчатого нагрева под ковку для выравнивания температуры по сечению заготовки.

Твёрдость после закалки

HB·10⁻¹ = 299–341 МПа (по ГОСТ 23705-79).

Механическая обработка

Обрабатываемость резанием удовлетворительная при малых скоростях резания. Повышенная вязкость и склонность к наклёпу требуют применения инструментов из твёрдых сплавов и оптимизации режимов резания.

Свариваемость

Сплав относится к группе трудносвариваемых. Для получения качественных сварных соединений необходимы предварительный подогрев до 200–300 °C и термообработка после сварки (отжиг). При аргонодуговой и электронно-лучевой сварке требуется строгий контроль тепловложения во избежание горячих трещин в зоне термического влияния — характерной проблемы для сплавов, упрочнённых γ′-фазой.

Применение

Сплав ХН70ВМТЮФ применяется для изготовления жаропрочных деталей, длительно работающих при температурах до 800 °C и кратковременно — до 850 °C:

— рабочие и направляющие лопатки газовых турбин (авиационных и промышленных);

— диски и другие тяжелонагруженные детали горячей части турбоустановок;

— крепёжные элементы и фланцы, испытывающие длительные нагрузки при высоких температурах.

Расчётный ресурс деталей составляет 1 000–10 000 ч, в отдельных условиях — до 20 000 ч. Для деталей, работающих в газовых потоках с высоким содержанием продуктов окисления железа, обязательна защитная обработка поверхности (алитирование, хромалитирование).

Среди других никелевых жаропрочных сплавов с вольфрамом ХН70ВМТЮФ занимает нишу средневысокотемпературных сплавов с хорошим балансом длительной прочности и технологичности.

Формы поставки

Сплав ХН70ВМТЮФ поставляется в следующих видах:

— прутки горячекатаные и кованые по ГОСТ 23705-79;

— заготовки и поковки — по согласованию.

Марка доступна как в варианте обычной выплавки (ХН70ВМТЮФ), так и вакуумно-дугового переплава (ХН70ВМТЮФ-ВД / ЭИ826-ВД). Вариант ВД рекомендован для ответственных деталей с повышенными требованиями к однородности состава и длительной прочности. Для уточнения наличия и условий поставки — обращайтесь к менеджерам.