ЭИ893, жаропрочный сплав ХН65ВМТЮ: состав, свойства и прокат

Q: Как выбрать подходящий прокат из сплава ЭИ893 для деталей газовых турбин?

Выбор определяется назначением детали и требуемой формой заготовки. Сплав ЭИ893 применяется для рабочих и направляющих лопаток, а также крепежных деталей, работающих при температурах до 800 °С. В каталоге представлены жаропрочные нержавеющие квадраты, квадратные нержавеющие прутки и жаропрочные квадратные прутки. Прутки изготавливаются по ГОСТ 23705-79 для горячекатаного и кованого сортамента. При подборе необходимо учитывать технологические особенности материала, его трудную свариваемость и требование обязательного подогрева до 200–300 °С при сварке с последующей термообработкой.

Q: Какие характеристики и химический состав у сплава ЭИ893?

Основу состава составляет никель в количестве 60,968–70,6 %, хром 15–17 %, молибден 3,5–4,5 %, вольфрам 8,5–10 %, титан и алюминий по 1,2–1,6 %. При температуре 20 °С предел кратковременной прочности составляет 830 МПа, предел пропорциональности 490 МПа, относительное удлинение 20 %, ударная вязкость 580 кДж/м². Модуль упругости снижается с 2,22·10⁵ МПа при 20 °С до 1,6·10⁵ МПа при 900 °С. Коэффициент линейного расширения изменяется от 12,7·10⁻⁶ 1/°С при 20 °С до 15·10⁻⁶ 1/°С при 900 °С. Температура начала интенсивного окалинообразования 1000 °С.

Q: Какие технологические требования нужно учитывать при сварке деталей из ЭИ893?

Сплав ЭИ893 отнесён к трудносвариваемым материалам. Для получения качественных сварных соединений обязателен подогрев до 200–300 °С при сварке и последующая термообработка с отжигом. Режим термообработки должен соответствовать требованиям технологической документации на конкретную деталь. Без соблюдения этих условий свариваемость материала оценивается как недостаточная для ответственных узлов газовых турбин.

Назначение и рабочие особенности сплава

Основная область применения материала связана с деталями газовых турбин. Из него изготавливают рабочие и направляющие лопатки, а также крепежные детали, работающие при температурах до 800 °С.

Для сплава указан весьма длительный срок работы. При этом технологическая характеристика по сварке определена как «трудносвариваемая». В справочном описании для такого уровня свариваемости предусмотрены дополнительные операции: подогрев при сварке до 200–300 °С и последующая термообработка, отжиг.

Химический состав и нормативные сведения

Основу состава составляет никель, его содержание приведено в диапазоне 60,968–70,6 %. Хром содержится в количестве 15–17 %, молибден 3,5–4,5 %, вольфрам 8,5–10 %. Для титана и алюминия указаны одинаковые пределы, от 1,2 до 1,6 %.

В документе приведены предельные значения для железа, углерода, кремния, марганца, серы, фосфора, церия и бора. Вид поставки обозначен как В32, сортовой и фасонный прокат. Для горячекатаных и кованых прутков из жаропрочных сплавов указан ГОСТ 23705-79.

Никель: 60,968–70,6 %.

Хром: 15–17 %.

Молибден: 3,5–4,5 %.

Вольфрам: 8,5–10 %.

Титан и алюминий: по 1,2–1,6 %.

Свариваемость: трудносвариваемая.

Нормативный документ для прутков: ГОСТ 23705-79.

Механические и физические характеристики

Механические показатели приведены для температуры 20 °С и сортамента «пруток» по ГОСТ 23705-79. Предел кратковременной прочности составляет 830 МПа, предел пропорциональности указан как 490 МПа. Относительное удлинение при разрыве равно 20 %, относительное сужение 25 %, ударная вязкость KCU составляет 580 кДж/м².

Физические свойства представлены для диапазона температур от 20 до 900 °С. Модуль упругости первого рода уменьшается с 2,22·10⁵ МПа при 20 °С до 1,6·10⁵ МПа при 900 °С. Коэффициент линейного расширения в приведённых данных изменяется от 12,7·10⁻⁶ 1/°С при 20 °С до 15·10⁻⁶ 1/°С при 900 °С.

Температура, °С	Модуль упругости E, 10⁵ МПа	Коэффициент расширения a, 10⁻⁶ 1/°С	Теплопроводность l, Вт/(м·°С)
20	2,22	12,7	8800
100	2,14	11,5	не указана
200	2,10	13	не указана
300	2,02	12,3	13,8
400	1,95	12,75	15,5
500	1,90	13	17,2
600	1,84	13,2	19,7
700	1,74	14	23,6
800	1,65	14,3	27,2
900	1,60	15	не указана

Температура, °С

Модуль упругости E, 10⁵ МПа

Коэффициент расширения a, 10⁻⁶ 1/°С

Теплопроводность l, Вт/(м·°С)

2,22

12,7

8800

100

2,14

11,5

не указана

200

2,10

не указана

300

2,02

12,3

13,8

400

1,95

12,75

15,5

500

1,90

17,2

600

1,84

13,2

19,7

700

1,74

23,6

800

1,65

14,3

27,2

900

1,60

не указана

Практическое использование и выбор проката

При подборе материала для деталей газовых турбин ориентируются на назначение, рабочую температуру и форму заготовки. В представленном описании применение ограничено рабочими и направляющими лопатками, а также крепежными деталями, поэтому иные области использования нельзя считать подтвержденными без отдельной технической документации.

Для заказа прутка необходимо сопоставить требуемый вид проката с указанным сортаментом и нормативным документом. Отдельное внимание уделяют сварочным операциям: материал отнесен к трудносвариваемым, поэтому режим подогрева и последующей термообработки должен соответствовать требованиям технологической документации на конкретную деталь.

Квадратный прокат ЭИ893 в ассортименте

В каталоге материал связан с несколькими видами продукции: жаропрочным нержавеющим квадратом, квадратными нержавеющими прутками и жаропрочным квадратным прутком. Эти позиции объединены общей маркой материала, но относятся к разным товарным категориям, поэтому при выборе следует ориентироваться на требуемое наименование проката и его нормативное исполнение.

Вопрос-ответ