Сплав ВВ750П

Сплав ВВ750П (другое обозначение — ХН50КВМТЮБ) — жаропрочный никелевый сплав класса гранулируемых, то есть изготавливаемых методами порошковой металлургии. Расплав распыляется в инертной атмосфере, получаются гранулы строго контролируемого состава, которые затем консолидируются горячим изостатическим прессованием (ГИП) или экструзией. Такой подход устраняет ликвацию и крупнозернистую сегрегацию, характерные для литых сплавов, и позволяет достичь однородной мелкозернистой структуры по всему сечению заготовки.

Марка регламентирована ГОСТ Р 52802-2007 «Сплавы никелевые жаропрочные гранулируемые. Марки» (действующий, с изменениями №1 от 2010 г. и №2 от 2014 г.).

Расшифровка марки ХН50КВМТЮБ

Буквенно-цифровое обозначение ХН50КВМТЮБ раскрывает основные легирующие элементы: Х — хром, Н50 — никель (≈50%), К — кобальт, В — вольфрам, М — молибден, Т — титан, Ю — алюминий (юний), Б — ниобий. Совместное введение нескольких упрочняющих элементов обеспечивает высокую температурную стойкость благодаря выделению γ′-фазы (Ni₃(Al,Ti)) и образованию карбидов и боридов по границам зёрен.

Химический состав ВВ750П по ГОСТ Р 52802-2007

Элемент	Содержание, % (масс.)
Никель (Ni)	51,25–59,97 (основа)
Кобальт (Co)	14–16
Хром (Cr)	9–11
Вольфрам (W)	5,4–6,2
Алюминий (Al)	3,4–4,0
Титан (Ti)	3,5–3,9
Молибден (Mo)	3,0–3,6
Ниобий (Nb)	1,6–2,0
Гафний (Hf)	0,1–0,4
Углерод (C)	0,03–0,08
Марганец (Mn)	до 0,5
Кремний (Si)	до 0,5
Железо (Fe)	до 0,5
Цирконий (Zr)	до 0,01
Магний (Mg)	до 0,02
Бор (B)	до 0,015
Фосфор (P)	до 0,015
Сера (S)	до 0,009

Бор, магний и цирконий вводятся расчётным путём и химическим анализом не определяются. Содержание Ni дано приблизительно и вычисляется как остаток до 100%.

Роль ключевых легирующих элементов

Кобальт (14–16%) повышает температуру растворения γ′-фазы и улучшает длительную прочность при высоких температурах. Вольфрам и молибден упрочняют твёрдый раствор γ-матрицы за счёт атомов с большим атомным радиусом, затрудняющих диффузию и скольжение дислокаций. Алюминий и титан формируют упрочняющую γ′-фазу Ni₃(Al,Ti). Ниобий дополнительно выделяется в составе γ″-фазы и карбидов типа MC. Гафний (0,1–0,4%) модифицирует границы зёрен и улучшает высокотемпературную пластичность — в литых сплавах его роль аналогична, но в PM-сплавах он также способствует торможению роста зерна при консолидации. Бор и цирконий, вводимые по расчёту, сегрегируют на границах зёрен, снижая зернограничное проскальзывание.

Физические свойства сплава ВВ750П

Свойство	Значение
Плотность, ρ	8120 кг/м³
Коэффициент теплопроводности, λ	20,7 Вт/(м·К)
Коэффициент линейного теплового расширения, α	1,09 × 10⁻⁵ К⁻¹
Удельная теплоёмкость, c	518 Дж/(кг·К)

Механические характеристики ВВ750П

Значения приведены для состояния после стандартной термической обработки (закалка + многоступенчатое старение).

Характеристика	Значение
Предел кратковременной прочности σв	1560 МПа
Предел текучести σ0,2	1130 МПа
Модуль упругости E	205 ГПа

Высокий уровень σв и σ0,2 при сравнительно небольшой плотности (8120 кг/м³) обеспечивает PM-сплавам класса ВВ750П высокую удельную прочность — основной показатель для дисков турбин, где центробежные нагрузки определяются произведением плотности на квадрат окружной скорости. Именно однородность микроструктуры, достигаемая методом гранулирования, а не сама величина плотности, позволяет рассчитывать диски на предельные нагрузки без запаса на дефекты литья.

Технология изготовления заготовок из ВВ750П

Технологическая цепочка включает: вакуумно-индукционную плавку → распыление расплава инертным газом с получением гранул → просев и контроль гранулометрического состава → консолидацию методом горячего изостатического прессования (ГИП) или горячей экструзии → деформационную обработку для получения заданной структуры → многоступенчатую термическую обработку.

Одно из характерных применений ВВ750П — производство биметаллических дисковых заготовок. В таких заготовках ступица (полотно диска) и обод формируются из материалов с различным составом или режимами обработки: ступица оптимизирована на сопротивление усталости при умеренных температурах, обод — на длительную прочность и ползучесть при температурах рабочей части диска. Соединение зон производится методом диффузионного сварочного прессования порошковых пакетов перед консолидацией.

Рабочая температура и применение в авиационном двигателестроении

Сплав ВВ750П рассчитан на длительную эксплуатацию при температурах до +750 °С. Основная область применения — диски турбин высокого давления (ТВД) авиационных газотурбинных двигателей. Диск ТВД является одной из наиболее нагруженных деталей двигателя: он воспринимает центробежные нагрузки от лопаток, высокие температуры горячего газа и знакопеременные термические напряжения при каждом цикле нагрева/охлаждения.

Для дисков ТВД критичны три группы характеристик: малоцикловая усталость (МЦУ) при термоциклировании, длительная прочность при рабочей температуре и сопротивление распространению трещин. Гранулируемые никелевые сплавы в целом превосходят деформируемые аналоги по стабильности этих характеристик от плавки к плавке, что особенно важно для сертификации ответственных деталей.

Помимо дисков ТВД, из ВВ750П изготавливают другие жаропрочные изделия ответственного назначения для авиационной техники, где требуется сочетание высокой прочности, сопротивления ползучести и стабильности микроструктуры в диапазоне рабочих температур.

Формы поставки и заказ сплава ВВ750П

Сплав ВВ750П поставляется в виде гранул, консолидированных заготовок (прутки, диски, биметаллические заготовки) и кованых полуфабрикатов — в зависимости от требований производства. Поставки осуществляются партиями с сопроводительной документацией по химическому составу и при необходимости — результатами механических испытаний.

Для уточнения наличия, минимальной партии и условий отгрузки направьте заявку с указанием требуемой формы и объёма поставки.

Также на сайте представлены другие сплавы никеля и весь раздел жаропрочных сплавов на никелевой и железоникелевой основах.