Таблица 2
Механические свойства хромоникелевого сплава ЭИ868 [5, 6].
| Тип полуфабриката | ГОСТ, ОСТ,ТУ | Состояние полуфабриката | Температура испытания, 0С | Предел прочности sв, МПа | Относительное удлинение d, % | Относительное сужение y, % |
| Прутки диаметром от 8 до 60 мм | ЦНИИЧМ293-60 | Закаленные с температуры 1160 0С на воздухе в течении 30-60 мин. | 20 | 750-850 | 25-30 | --- |
| 90 | 190-197 | --- | 25-30 | |||
| Прутки диаметром от 20 до 120 мм или со стороной квадрата 55-120 мм. | ТУ 14-1-286-72 | Закаленные с температуры 1150 -1200 0С на воздухе в течении 30-60 мин. | 20 | 770-890 | --- | --- |
| 90 | 220 | 45 | 50 | |||
| Прутки, трубные заготовки диаметром от 60 до 165 мм | ЦНИИЧМ304-60 | Закаленные с температуры 1200 0С на воздухе в течении 60-120 мин. | 20 | 790-850 | --- | --- |
| 90 | 190-197 | 30-35 | 35-45 | |||
| Лист холоднокатанный | ТУ 14-1-1747-76 | Закаленные с 1150-12000С в воде, под водяным душем или на воздухе. | 20 | £1050 | 40 | --- |
| 90 | 180 | 30 | --- |
Таблица 3
Пределы длительной прочности, ползучести и выносливости хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].
| Состояние материала | Температура испытания , 0С | s100,МПа | s200,МПа | s300,МПа | s0,2,МПа | s-1,МПа |
| Закаленный с температуры 12000С с охлаждением на воздухе | 20 | --- | ---- | --- | --- | 250-300 |
| 800 | 190-200 | 80-95 | 70-80 | 25-34 | 150-163 | |
| 900 | 40-60 | 38-45 | 35-40 | 10-14 | 120-125 |
Таблица 4
Термическая стойкость хромоникелевого сплава ЭИ868 [5]
| Закаленный с температуры 12000С с охлаждением на воздухе | Температура испытания , 0С | Число теплосмен |
| 800-20 | 140 | |
| 900-20 | 56 | |
| 1000-20 | 33 | |
| 1100-20 | 21 | |
| 1200-20 | 14 |
Плотность сплава ЭИ868 составляет 8,88 г/см3.
Таблица 5
Жаростойкость (окалиностоийкость) при 100-часовом испытаниив воздушной среде [5].
| Температура испытания , 0С | Вид покрытия | Привес, г×мм2/час. |
| 1100 | без покрытия | 0,365 |
| 1100 | с покрытием эмалью ЭВ-55 | 0,145 |
| 1200 | без покрытия | 0,607 |
Таблица 6
Коэффициент термического расширения хромоникелевого сплава ЭИ868
| Температура испытания , 0С | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 |
| a× 10-6 1/град. | 12,7 | 13,2 | 13,7 | 14,1 | 14,5 | 15,1 | 15,6 | 16,0 | 16,2 |
| Температура испытания , 0С | 100-200 | 200-300 | 300-400 | 400-500 | 500-600 | 600-700 | 700-800 | 800-900 | 900-1000 |
| a× 10-6 1/град. | 13,7 | 14,5 | 15,4 | 16,2 | 18,0 | 18,8 | 18,9 | 19,7 | 20,4 |
Таблица 7
Удельная теплоемкость хромоникелевого сплава ЭИ868 [1].
| Температура испытания , 0С | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| С, кал. / грамм ×0С | 0,105 | 0,11 | 0,115 | 0,12 | 0,125 | 0,13 | 0,13 | 0,135 | 0,14 |
Таблица 8
Теплопроводность хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].
| Температура испытания , 0С | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| λ, кал. / см×сек×0С | 0,023 | 0,025 | 0,028 | 0,033 | 0,039 | 0,049 | 0,051 | 0,056 | 0,062 |
На рис.2,3,4 представлены кривые растяжения и кривые ползучести сплава ЭИ868 в зависимости от различных условий нагрузки [5]. Сплав немагнитен. Хорошо сваривается аргонно-дуговой и контактной сваркой.
В табл.9 представлена штампуемость сплава ЭИ868 (ХН90ВТ) при холодной листовой штамповке.
Таблица 9
Штампуемость хромоникелевого сплава ЭИ868 [5].
| Вид листоштамповочной операции | Вытяжка | Отбортовка | Сферическое выдавливание | Гибка |
| Показатель штампуемости | Коэффициент вытяжки Квыт. | Коэффициент отбортовки Котб. | Коэффициент выдавки Квыд. | Минимальный радиус гибки rmin |
| Численное значение показателя | 1,8-1,9 | 1,5-1,55 | 0,35-0,4 | 1 - 1,2 от толщины листа |
Кривые растяжения образцов из сплава ЭИ868 до предела текучести [5]
Кривые растяжения образцов из сплава ЭИ868 от предела текучести
до разрушения [5].Кривые ползучести сплава ЭИ868 при температуре 9000С [5].2.3 Термическая обработка сплава ЭИ868
Требуемые жаропрочные свойства обеспечиваются в результате термической обработки, которая состоит из закалки на твердый раствор и старения.
Цель закалки - перевести различные составляющие сплава в твердый у раствор с тем, чтобы при последующей операции старения интерметаллидные фазы выделились при пониженных температурах в высокодисперсном состоянии [1, 5].
Температуры закалки выбирают (в зависимости от легирования) таким образом, чтобы получить требуемую величину зерна и жаропрочность. Как правило, сплавы, такие как сплав ЭИ868 (ХН60ВТ), охлаждают на воздухе, штампованные заготовки лопаток - в разброс, чтобы обеспечить примерно одинаковые скорости охлаждения [5].
В ряде случаев применяют ступенчатую закалку: сначала сплав закаливают с высоких температур на воздухе, а затем, второй раз, с пониженных температур (1000-10500С) для выделения и коагуляции карбидов еще до выделения интерметаллидных упрочняющих фаз с целью повышения пластичности сплава [3].
Скорости охлаждения оказывают влияние на жаропрочные свойства, зависящее от легирования сплава. Жаропрочные сплавы, такие как сплав ХН60ВТ, с интерметаллидным упрочнением способны к возврату свойств в зависимости от температур старения или рабочих температур.
С повышением температуры (назовем это перегревом) выше максимума, при котором достигается наибольшее упрочнение за определенный промежуток времени, происходят небольшая коагуляция интерметаллидов и растворение их в γ-твердом растворе, что сопровождается понижением твердости и жаропрочности.
Вторичный нагрев сплава в этом состоянии при пониженных температурах способствует дополнительному образованию интерметаллидных фаз в дисперсном состоянии, а следовательно, и дополнительному упрочнению [6].
Как правило, рекомендуют следующую термическую обработку сплава ЭИ868 [5]:
- промежуточная - загрузка в печь, нагретую до 1130-11500С, время выдержки с с момента загрузки 3-5 мин, охлаждение на воздухе;
- окончательная - загрузка в печь, нагретую до 1170-12000С, время выдержки с момента загрузки 3-5 мин, охлаждение на воздухе.
Довольно часто, даже при изготовлении деталей ответственного назначения, для мелких и средних по величине изделий термическая обработка не проводиться. Полагают, что при малых размерах изделий, скорость охлаждения с температуры горячей объемной штамповки является достаточной для закаливания материала [1, 5].
В качестве базового технологического процесса был взят реальный технологический процесс, существующий в опытном производстве на Федеральном Государственном унитарном предприятии "Московском машиностроительном промышленном предприятии "Салют" (ФГУП "ММПП "Салют") - базе преддипломной практики.
Технологический процесс изготовления детали типа "фланца" из хромоникелевого сплава ЭИ868 на ФГУП "ММПП "Салют" состоит из следующих операций:
1. Резка прутка на штучные заготовки.
2. Нагрев в электрической печи при температуре 1140±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 20-25 минут.
3. Горячая объемная штамповка в открытом штампе на молоте.
4. Нагрев в электрической печи при температуре 1050±10 0С, время выдержки в печи при температуре нагрева 10-15 минут.