Сплав ВЖ100

Сплав ВЖ100 — жаростойкий материал на железоникелевой основе, предназначенный для длительной работы при температурах 800–1000 °C под механической нагрузкой. Применяется в энергетическом машиностроении, авиационной промышленности и при изготовлении сварочных материалов для высокотемпературных конструкций. По химическому составу регламентируется ГОСТ 5632-2014 под маркой ХН28ВМАБ.

Классификация и обозначения сплава ВЖ100

По ГОСТ 5632-2014 ВЖ100 относится к сплавам на железоникелевой основе: основная структура — твёрдый раствор хрома и легирующих элементов в матрице Fe–Ni, при этом сумма никеля и железа превышает 65%, а соотношение Ni:Fe составляет приблизительно 1:1,5. Сплав классифицируется как жаростойкий — он рассчитан на сопротивление химическому разрушению поверхности (окалинообразованию) в газовых средах при высоких температурах, допуская при этом умеренные механические нагрузки.

Обозначения, используемые в документации:

• ХН28ВМАБ — маркировка по ГОСТ 5632-2014 (действующий стандарт, заменил ГОСТ 5632-72 с 2015 года; в атомной промышленности оба стандарта применяются параллельно);
• ЭП126 — исторически сложившееся промышленное обозначение;
• ВЖ100 — обозначение, принятое в ряде отраслевых стандартов и технических условий.

Вариант вакуумного дугового переплава обозначается ХН28ВМАБ-ВД (ЭП126-ВД, ВЖ100-ВД). Отличие от базовой марки: более жёсткие требования по примесям и расширенный верхний предел по азоту (N ≤ 0,30% вместо нижнего нормируемого диапазона 0,15–0,30%). Вакуумный переплав применяется при производстве ответственных поковок, колец и сортового проката для авиационной промышленности.

Химический состав ХН28ВМАБ по ГОСТ 5632-2014

Основа — железо (Fe). Нормируемые элементы приведены в таблице.

Элемент	Содержание, % (масс.)
Хром (Cr)	19–22
Никель (Ni)	25–30
Вольфрам (W)	4,8–6,0
Молибден (Mo)	2,8–3,5
Ниобий (Nb)	0,70–1,3
Азот (N)	0,15–0,30
Углерод (C)	≤ 0,10
Марганец (Mn)	≤ 1,5
Кремний (Si)	≤ 0,60
Медь (Cu)	≤ 0,30
Титан (Ti)	≤ 0,20
Сера (S)	≤ 0,020
Фосфор (P)	≤ 0,020
Бор (B)	≤ 0,005

Роль легирующих элементов. Хром (19–22%) формирует защитную оксидную плёнку Cr₂O₃ на поверхности, обеспечивая жаростойкость. Вольфрам и молибден в совокупности упрочняют аустенитную матрицу за счёт твёрдорастворного механизма, повышая прочность при рабочих температурах. Ниобий образует мелкодисперсные карбонитриды, стабилизирующие структуру зёрен при длительном высокотемпературном воздействии. Азот — самостоятельный легирующий элемент; его присутствие в регламентированном количестве усиливает аустенитообразующий эффект и способствует образованию нитридов ниобия, дополнительно повышающих прочность. Ограничение бора (≤ 0,005%) предотвращает охрупчивание по границам зёрен.

Жаростойкость и рабочие температуры

Рекомендуемый диапазон длительной эксплуатации сплава ВЖ100 — 800–1000 °C. Интенсивное окалинообразование на воздухе начинается при достижении +1100 °C. Высокое содержание хрома обеспечивает самовосстанавливающийся оксидный барьер: при повреждении плёнки в ней быстро формируется новый защитный слой. Вольфрам и молибден в данном концентрационном диапазоне не снижают жаростойкость, но обеспечивают достаточную механическую нагрузочную способность вплоть до верхней границы рабочего диапазона.

Важно разграничивать жаростойкость и жаропрочность: ВЖ100 рассчитан прежде всего на защиту от газовой коррозии. Если определяющим требованием является длительная прочность под нагрузкой при температурах выше 800 °C, следует рассмотреть специализированные жаропрочные сплавы, оптимизированные именно под это требование. Обзор жаростойких марок на железоникелевой основе приведён в разделе жаростойкие сплавы.

Механические свойства ВЖ100 при комнатной температуре

Листовой прокат (ГОСТ 24982-81, закалка в воду, под водяным душем или на воздухе с 1080–1140 °C)

Толщина листа, мм	σB, МПа	δ5, %
0,8–3,9 (холоднокатаный)	≤ 930	≥ 35
4,0–11,0 (горячекатаный)	≤ 930	≥ 25

Для листа нормируется верхний предел σ_B, а не нижний — характерная особенность аустенитных жаростойких сплавов: чрезмерное упрочнение ухудшает штампуемость и гибкость листовых деталей.

Поковки (закалка на воздухе с 1110–1150 °C) и кольца

Вид полуфабриката	σ0,2, МПа	σB, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, кДж/м²
Поковки (ТУ 14-1-1530-75)	≥ 343	≥ 735	≥ 30	≥ 40	≥ 784
Кольца сварные ХН28ВМАБ (ОСТ 1 90253-77)	—	≥ 736	≥ 30	—	—
Кольца цельнокатаные ХН28ВМАБ-ВД (ОСТ 1 92049-76, сечение 25 мм)	—	≥ 685	≥ 27	≥ 34	≥ 657

Термическая обработка

Закалка

Режим термообработки зависит от вида полуфабриката и назначения:

• Листы (ГОСТ 24982-81): закалка в воду, под водяным душем или на воздухе с температуры 1080–1140 °C.
• Поковки, кольца сварные: закалка на воздухе с 1110–1150 °C.
• Кольца цельнокатаные, сортовой прокат: закалка на воздухе с 1050–1130 °C.
• Заготовки трубопроводной арматуры (СТ ЦКБА 016-2005): закалка на воздухе с 1100–1120 °C, выдержка не менее 1,5–2,0 мин на 1 мм наибольшего сечения.

Общий расчётный норматив выдержки при температуре закалки — не менее 2,5 мин на 1 мм наибольшей толщины стенки.

Снятие сварочных напряжений

Сварные сборки из ХН28ВМАБ в общем случае подлежат термической обработке при 950–1000 °C для снятия остаточных сварочных напряжений. Исключение: узлы с малым сечением сварных соединений (до 3–5 мм) допускается не подвергать термообработке. Посадку изделий в печь ведут при температуре не выше 500 °C; для конструкций с наплавкой стеллита допускается загрузка в печь, нагретую до 600 °C.

Области применения сплава ВЖ100 (ХН28ВМАБ)

Сочетание жаростойкости до 1000 °C с удовлетворительной механической прочностью при рабочих температурах определяет следующие области применения:

• Энергетическое машиностроение: листовые детали турбин (теплозащитные экраны, вставки, кожухи), корпусные детали горячего тракта, заготовки деталей трубопроводной арматуры для высокотемпературных линий.
• Сварочные конструкции в энергетике: сварочная проволока (ТУ 14-1-997-2012) и электроды применяются для наплавки деталей и сварки металлоконструкций там, где металл сварного шва должен работать в тех же температурных условиях, что и основной материал.
• Авиационная промышленность: сварные и цельнокатаные кольца различного назначения — фланцевые элементы, обечайки, переходники в зонах с температурами 800–1000 °C.
• Заготовки трубопроводной арматуры: корпусные детали клапанов и вентилей для высокотемпературных трубопроводов по СТ ЦКБА 016-2005.

Формы поставки и нормативная документация

Форма поставки	Нормативный документ
Лист горячекатаный (2,0–11,0 мм) и холоднокатаный (0,8–3,9 мм)	ГОСТ 24982-81, ТУ 14-1-1747-76
Лента	ТУ 14-1-1008-74
Прутки, круги, шестигранники (сортовой прокат)	ТУ 14-1-192-72, ОСТ 1 92049-76
Поковки	ТУ 14-1-1530-75, ТУ 14-1-2902-80
Кольца сварные	ОСТ 1 90253-77
Кольца цельнокатаные	ОСТ 1 92049-76
Проволока сварочная	ТУ 14-1-997-2012
Заготовки деталей трубопроводной арматуры	СТ ЦКБА 016-2005

Для уточнения наличия, размерного ряда и условий поставки — оставьте заявку на сайте.