NC6948 Пруток Nimonic C-263

Описание прутков Nimonic C-263

Прутки из нимонита C-263 представляют собой γ-аустенитную матрицу, упрочненную упорядоченными γ' преципитатами (Ni₃[Al, Ti]), составляющими 25-30 об%, со средним размером 20-50 нм после обработки раствором (1150°C) и старения (800°C/8ч). Богатые хромом карбиды M₂₃C₆ украшают границы зерен (<1 об. %), а богатые Mo/Ti-карбиды MC (<0,5 об. %) обеспечивают дисперсионное упрочнение. Исключительная стойкость сплава к ползучести (разрыв под напряжением 100 МПа при 800°C в течение 100 часов) обусловлена когерентными деформациями γ', препятствующими подъему дислокаций, в сочетании с упрочнением твердым раствором кобальта/молибдена.

Термически он сохраняет фазовую стабильность до 900°C с минимальным образованием σ-фазы (<0,3 об. % после 1000 ч), что объясняется контролируемым соотношением алюминия и титана (Al/Ti ≈ 0,7). Коэффициент теплового расширения составляет 14,8 мкм/м-°C (20-800°C), а теплопроводность увеличивается с 11,5 Вт/м-К (20°C) до 26,3 Вт/м-К (800°C). В механическом отношении прутки, обработанные раствором, достигают UTS 950-1100 МПа, предела текучести 650-750 МПа и удлинения 25-30%, сохраняя 85% предела текучести при 800°C.

Стойкость к окислению обусловлена непрерывным образованием окалины Cr₂O₃ (параболическая константа скоростиkₚ=3×10-¹⁴ г²/см⁴-с при 900°C), при этом легирование титаном усиливает адгезию окалины. Электрохимическое поведение показывает низкий уровень анодного растворения (<10-⁷ A/cm² в 3,5% NaCl при 600°C) благодаря Mo-стабилизированной пассивности. Усталостная прочность при 800°C превышает 300 МПа (10⁷ циклов, R=-1), что подтверждается γ'-опосредованной гомогенизацией скольжения. Уникальный среди суперсплавов с осадковой закалкой, он позволяет избежать деформационно-стареющего растрескивания при сварке благодаря контролируемой γ' сольвус (1020°C) и низкой мисфитной деформации (δ=0,2%).

Применение нимонитовых прутков C-263

Nimonic C-263 используется в экстремальных термомеханических условиях, требующих синергетической высокотемпературной прочности, коррозионной стойкости и технологичности. Его основное применение - в авиакосмических газотурбинных горелках и футеровках дожигателей, где γ'-преципитатное упрочнение (Ni₃[Al, Ti]) обеспечивает прочность при ползучести >100 МПа при 800°C, одновременно сопротивляясь термической усталости при многократных термических циклах. Контролируемое соотношение Al/Ti в сплаве позволяет создавать сварные конструкции сложных деталей горячего сечения без деформационно-стареющих трещин, что является критическим преимуществом перед традиционными суперсплавами.

В энергетике из этого сплава изготавливают переходные каналы и уплотнения в наземных газовых турбинах (температура эксплуатации 815-870°C), используя стабильность накипи оксида хрома (kₚ=3×10-¹⁴ г²/см⁴-с при 900°C) для сопротивления окислительно-карбюризационной деградации. Для сверхсверхкритических угольных установок из него изготавливают котельные трубы и паровые коллекторы, работающие при 700-750°C/35 МПа, где упрочнение твердым раствором кобальта сохраняет предел текучести >450 МПа после 100 000 часов работы.

Нефтехимическая промышленность включает в себя корпуса реакторов, работающих с серной/фосфорной кислотами при ≤200°C, где молибден (5,6-6,1%) повышает питтингостойкость в хлоридных загрязнениях. В ядерном секторе он используется для трубок для переработки топлива в растворах азотной кислоты/нитрата, используя устойчивость пассивной пленки при гамма-облучении. Промышленные применения охватывают высокопрочные крепежные элементы для геотермальных систем (устойчивые к рассолам H₂S/CO₂), ролики для отбеливания бумаги/целлюлозы, устойчивые к сульфидной коррозии, и рабочие колеса центробежных компрессоров для закачки кислого газа.

Сплав занимает достойное место в выхлопных газах морских турбин (устойчивость к точечной коррозии в соленой воде) и установках регенерации катализаторов (циклическое окисление при 750°C). Его сбалансированные свойства - сохранение 85% прочности при комнатной температуре 800°C и возможность обычной механической обработки - оправдывают выбор, несмотря на высокую стоимость, когда последствия отказа катастрофичны.

Упаковка прутков Nimonic C-263

Наша продукция упаковывается в индивидуальные картонные коробки различных размеров в зависимости от габаритов материала. Мелкие изделия надежно упаковываются в полипропиленовые коробки, а крупные - в деревянные ящики. Мы обеспечиваем строгое соблюдение требований к упаковке и использование соответствующих амортизирующих материалов для обеспечения оптимальной защиты при транспортировке.

Упаковка: Картонная коробка, деревянный ящик или по индивидуальному заказу.

Пожалуйста, ознакомьтесь с деталями упаковки, предоставленными для справки.

Процесс производства

1.Метод тестирования

(1)Анализ химического состава - проверяется с помощью таких методов, как GDMS или XRF, для обеспечения соответствия требованиям к чистоте.

(2)Испытания механических свойств - включают в себя испытания на прочность на разрыв, предел текучести и удлинение для оценки характеристик материала.

(3)Контроль размеров - измерение толщины, ширины и длины для обеспечения соблюдения установленных допусков.

(4)Проверка качества поверхности - проверка на наличие дефектов, таких как царапины, трещины или включения, с помощью визуального и ультразвукового контроля.

(5)Испытание на твердость - определение твердости материала для подтверждения однородности и механической надежности.

Подробная информацияприведена в процедурах испытанийSAM .

Часто задаваемые вопросы о прутках Nimonic C-263

Q1. Какая максимальная температура непрерывной эксплуатации позволяет избежать значительного огрубления γ'?

Осадки γ' сохраняют оптимальный размер менее 50 нм при температуре ниже 850°C; длительное воздействие выше этой температуры ускоряет огрубление (>100 нм через 1 000 часов), снижая прочность при ползучести на 25-30%. При эксплуатации при температуре >850°C ограничьте длительность воздействия до <500 часов.

Q2. Как сварочная термоциклическая обработка влияет на микроструктуру в возрасте?

Температуры HAZ, превышающие 1 020°C (γ' solvus), растворяют преципитаты. При охлаждении реципитация вызывает деформационно-стареющее растрескивание, если только:

температура межшовной зоны <100°C

Послесварочное старение 800°C/8ч восстанавливает 95% прочности HAZ.

Q3. Существуют ли особые параметры обработки для предотвращения закалки?

Да:

Токарная обработка: Твердосплавные инструменты, скорость 25-35 м/мин, подача ≥0,15 мм/об.

Сверление: Угол точения 70°, сверление через каждые 2 диаметра.

Охлаждающая жидкость не должна содержать серу, чтобы предотвратить возникновение коррозии под напряжением.

Сопутствующая информация

1.Общие методы подготовки

Прутки Nimonic C-263 производятся путем многоступенчатой термомеханической и термической обработки, которая начинается с вакуумной индукционной плавки (VIM) высокочистого сырья - электролитического никеля, гранул хрома, гранул кобальта, молибденового порошка и основных сплавов алюминия/титана - в атмосфере аргона для достижения точного контроля состава (Ni-бал, Cr-20±0,5%, Co-20±0,5%, Mo-6±0,2%, Al-0,4±0,1%, Ti-2,2±0,1%). Расплавленный сплав подвергается вторичному рафинированию путем электрошлакового переплава (ЭШП) или вакуумно-дугового переплава (ВДП) для снижения содержания интерстициальных элементов (O≤30 ppm, N≤80 ppm) и устранения макросегрегации. Полученные слитки (Ø300-600 мм) гомогенизируются при 1200°C в течение 12-24 часов для растворения первичных карбидов, после чего производится горячая ковка в диапазоне стабильности γ-аустенита (1150-1200°C) с минимальным коэффициентом восстановления 5:1 для уточнения структуры отливки. Горячая прокатка при 1100-1150°C постепенно уменьшает поперечное сечение до промежуточных заготовок (Ø50-150 мм), используя контролируемые скорости деформации (0,05-0,5 с-¹) для предотвращения растрескивания кромок из-за зон сегрегации алюминия/титана.

Обработка раствором при 1150±10°C в течение 2-4 часов на 100 мм диаметра растворяет γ' осадки (Ni₃[Al, Ti]) и карбиды M₂₃C₆, затем следует быстрая закалка в воде для удержания пересыщенного твердого раствора. Холодная обработка (волочение/развальцовка) предусматривает уменьшение поперечного сечения на 20-40% для достижения размеров, близких к сетке, с промежуточным отжигом раствора после каждого 30%-ного уменьшения для смягчения закалки. Далее следует критическое двухступенчатое старение: первичное старение при 800±10°C в течение 8 часов приводит к осаждению мелких γ' (диаметр 20-50 нм, 25-30 об. %), затем вторичное старение при 700±10°C в течение 16 часов для стабилизации M₂₃C₆ карбидов по границе зерен без ущерба для когерентности γ'. Микроструктурный контроль поддерживает размер зерна ASTM 5-8 (15-40 мкм) и предотвращает образование фаз TCP (σ, μ), ограничивая воздействие 750-950°C до <15 минут во время циклов охлаждения. Для окончательной обработки используются керамические или твердосплавные инструменты с бессернистыми СОЖ для достижения допусков на размеры (ISO h9), а целостность поверхности повышается за счет электрохимической полировки до Ra ≤0,8 мкм. Неразрушающая проверка включает ультразвуковой контроль (внутренние дефекты >0,5 мм), вихретоковый контроль (поверхностные дефекты >50 мкм) и металлографическую проверку распределения γ' (TEM/SEM). Термомеханические характеристики определяются с помощью испытаний на разрыв под напряжением (>100 МПа при 800°C/100 ч) и оценки удара по Шарпи V-образного надреза (>40 Дж при 20°C).