Жаропрочные и жаростойкие никелевые сплавы

В качестве сплавов для деталей, работающих при 700…1000, наибольшее применение находят сплавы на основе никеля. Их можно разделить на гомогенные (нихромы, инконели), которые служат, в основном, как жаростойкие, и стареющие, имеющие высокую жаропрочность.

8.3.1. Жаростойкие сплавы (нихромы)

Жаростойкие сплавы на никелевой основе представляют собой малоуглеродистые Ni - Cr, Ni – Cr – Fe или N – Cr - W- Fe твердые растворы, легированные Si, Al, Ti. Эти сплавы, имея, в основном, структуру гомогенных твердых растворов, отличаются сочетанием высокой жаростойкости и значительным электрическим сопротивлением (1,05…1,40 Ом мм²/м); их температура плавления составляет 1370…1420 С., предел прочности на растяжение – 700…1000 МПа, относительное удлинение 20…40%. Они имеют хорошие технологические свойства, что позволяет их сваривать, изготавливать из них проволоку, лист, ленту.

Нихромы применяют для изготовления нагревательных элементов электрических печей и бытовых приборов, а также изделий, работающих при высокой температуре и небольших механических нагрузках.

В промышленности нашли применение нихромы типа Х10Н90, Х20Н80, Х40Н60, Х50Н50, а также нихромы с дополнительным легированием.

8.3.2. Жаропрочные сплавы

Развитие жаропрочных никелевых сплавов началось с небольших добавок титана и алюминия к обычному нихрому. Слав, на никелевой основе содержащий 2,5% Ti, 1,5% Аl, 20% Cr получил название нимоник-80 и стал первым сплавом в ряду модификаций жаропрочных сплавов.

Набольшая жаропрочность материала требуется для рабочих лопаток турбин ГТД. Чаще всего для этих целей используют сплав ХН55ВМТФКЮ содержащий 9…12% Cr, 12…16% Со, 1,5…2% Тi, 3…5 Al, 4,5…6,5 W, 4…6% Мо, 0,02% В. После двойной закалки при 1220 и 1050 на воздухе и старении при 850 С сплав имеет высокую жаропрочность.

Жаропрочные никелевые сплавы подразделяют на деформируемые и литейные. Жаропрочные свойства деформируемых сплавов формируются при термической обработке.

Литейные жаропрочные никелевые сплавы по составу сходны с деформируемыми, но обычно содержат большее количество алюминия и титана. Так, длительная прочность сплава марки ЖС6К (усл. Обозн) составляет 320МПа при 900 С и 160 МПа при 1000 С. Этот сплав применяют для изготовления сопловых и рабочих лопаток ГТД.