Высокатэмпературны сплаў 22Cr12NiWMoV

22Cr12NiWMoV — гэта тыповая мартэнсітная нержавеючая сталь, якая ўмацоўваецца дысперсійным умацаваннем і таксама класіфікуецца як высокатэмпературны сплаў. Дзякуючы ўключэнню розных умацоўвальных элементаў (такіх як W, Mo, V і Nb) у нізкавугляродзістую мартэнсітную матрыцу і адпаведнай тэрмічнай апрацоўцы, яна дасягае выдатнай высокай трываласці, добрай ударнай глейкасці, устойлівасці да стомленасці і пэўнай ступені каразійнай і акісляльнай устойлівасці пры высокіх тэмпературах (звычайна ніжэй за 600°C).

DZ 2.11.31-2021, галіновы стандарт, выдадзены Кітайскай карпарацыяй авіяцыйнай прамысловасці (AVIC), вядомы як «Спецыфікацыя на гарачакатаныя і каваныя пруткі для авіяцыйных рухавікоў». Гэты стандарт строга вызначае тэхнічныя патрабаванні да сплаўных пруткоў, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці ключавых кампанентаў гарачых канцоў авіяцыйных рухавікоў (такіх як дыскі турбін, дыскі кампрэсараў, лапаткі і валы), ахопліваючы хімічны склад, механічныя ўласцівасці, мікраструктуру і ультрагукавыя выпрабаванні.

Матэрыял 22Cr12NiWMoV, выраблены ў адпаведнасці са стандартам DZ 2.11.31-2021, сведчыць аб тым, што яго якасць цалкам адпавядае строгім патрабаванням авіяцыйнай рухавіковай галіны да высокай прадукцыйнасці, высокай надзейнасці і высокай стабільнасці.

Асноўныя характарыстыкі:

1) Спалучэнне высокай трываласці і добрай глейкасці: умацаванне дасягаецца шляхам мартэнсітнага пераўтварэння і наступнай апрацоўкі старэннем для выпадзення інтэрметалічных злучэнняў (напрыклад, фазы Лавеса) пры захаванні дастатковай глейкасці.

2) Выдатная тэрмаўстойлівасць: ён усё яшчэ можа падтрымліваць высокую трываласць, супраціў паўзучасці і супраціў рэлаксацыі напружанняў у дыяпазоне тэмператур ад 550℃ да 620℃.

3) Добрая каразійная ўстойлівасць і ўстойлівасць да акіслення: утрымлівае каля 12% хрому, што робіць яго больш стабільным, чым звычайную легаваную сталь, у атмасферным асяроддзі з высокай тэмпературай і ў некаторых агрэсіўных асяроддзях.

4) Выдатныя характарыстыкі апрацоўкі: добрая фармавальнасць пры гарачай апрацоўцы (коўка, пракатка) і рэзанні.

Тыповыя сферы прымянення (у авіяцыйных рухавіках):

Лапаткі ротара турбіны: асабліва рабочыя лапаткі турбін сярэдняга і нізкага ціску на апошніх некалькіх ступенях.

Лапаткі і дыскі ротара кампрэсара: выкарыстоўваюцца для апошніх этапаў дыскаў і лапатак з больш высокімі рабочымі тэмпературамі.

Кольцавыя дэталі і крапежныя элементы: такія як высокатэмпературныя балты, спружыны і іншыя ключавыя злучальныя дэталі.

Ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў іншых галінах вытворчасці высокатэхналагічнага абсталявання, такіх як газавыя турбіны і абсталяванне для ядзернай энергетыкі.

Гэты стандарт усталёўвае ўсебаковыя патрабаванні да пруткоў 22Cr12NiWMoV, каб забяспечыць іх якасць авіяцыйнага класа.

1) Хімічны склад (аналіз плаўлення)

Стандарт мае надзвычай строгі кантроль над дыяпазонам утрымання легіруючых элементаў, каб забяспечыць стабільнасць і ўзнаўляльнасць уласцівасцей матэрыялу.

2) Механічныя ўласцівасці

Стандарт прадугледжвае, што механічныя ўласцівасці пруткоў пры пакаёвай тэмпературы і высокай тэмпературы пасля пэўнай сістэмы тэрмічнай апрацоўкі (звычайна загартоўка + адпачынак) павінны адпавядаць наступным паказчыкам (прыкладам з'яўляецца агульная спецыфікацыя, канкрэтныя значэнні адрозніваюцца ў залежнасці ад спецыфікацыі і стану тэрмічнай апрацоўкі):

Высокатэмпературная трываласць (напрыклад, пры 550°C/530 МПа):

Тэрмін службы: ≥ 100 гадзін (канкрэтныя ўмовы выпрабаванняў і патрабаванні будуць указаны ў стандарце)

3) Металургічная якасць і неразбуральны кантроль

Гэта асноўная рыса, якая адрознівае авіяцыйныя стандарты ад звычайных прамысловых стандартаў, і патрабаванні да іх надзвычай высокія.

Макраструктура: Вежападобная макраструктура, атрыманая шляхам кантролю валасяных ліній і апускання ў кіслату, не павінна мець дэфектаў, такіх як ўсаджвальныя западзіны, бурбалкі, расколіны, уключэнні, белыя плямы і г.д., бачныя няўзброеным вокам.

Структура з вялікім павелічэннем: Памер зерня звычайна павінен быць не менш за 4-ы ўзровень (або па ўзгодненай схеме), структура аднастайная, адсутнасць перагарання і кантраляванае ўтрыманне дэльта-ферыту.

Неметалічныя ўключэнні: Існуюць надзвычай строгія абмежаванні на ўзровень уключэнняў A, B, C і D (звычайна патрабуецца, каб тонкасць была ≤ 1,5 узроўню або вышэй).

Ультрагукавая дэфектаскапія: 100% ультрагукавой кантроль праводзіцца ў адпаведнасці з метадамі, указанымі ў стандартах. Устаноўлены строгія крытэрыі прыёмкі для памеру эквівалентных дэфектаў адтулін з плоскім дном (напрыклад, Φ1,2 мм або менш), каб гарантаваць адсутнасць шкодных дэфектаў унутры матэрыялу.

Стандарты DZ звычайна рэкамендуюць або ўказваюць сістэмы тэрмічнай апрацоўкі, каб гарантаваць, што матэрыял дасягне чаканых характарыстык. Тыповая авіяцыйная сістэма тэрмічнай апрацоўкі для 22Cr12NiWMoV:

1) Загартоўка (аўстэнітацыя): нагрэць да тэмпературы 1020℃ ~ 1050℃, падтрымліваць у цяпле, затым астудзіць у алеі або на паветры для атрымання мартэнсітнай структуры.

2) Адпуск: Адпуск звычайна праводзіцца двойчы пры тэмпературы ад 560°C да 580°C або вышэй, а затым пасля кожнай вытрымкі астуджаецца на паветры. Падчас працэсу адпуску вылучаюцца дысперсныя фазы ўмацавання, што дазваляе дасягаць аптымальнага балансу трываласці і глейкасці.

22Cr12NiWMoV — гэта тэхналагічна спелая, высокапрадукцыйная мартэнсітная цеплаўстойлівая сталь. Пры вытворчасці і кантролі ў адпаведнасці са стандартам DZ 2.11.31-2021 яе ўласцівасці, металургічная якасць і кансістэнцыя дасягаюць найвышэйшага ўзроўню для прымянення ў авіяцыйных рухавіках. Гэты стандарт, які ўключае дакладны кантроль хімічнага складу, жорсткія спецыфікацыі механічных характарыстык і строгія патрабаванні да чысціні ўнутранай мікраструктуры, з'яўляецца найважнейшай матэрыяльнай асновай для забеспячэння бяспечнай, надзейнай і працяглай эксплуатацыі авіяцыйных рухавікоў.

Для інжынераў, якія выбіраюць гэты матэрыял, адпаведнасць стандарту DZ 2.11.31-2021 азначае атрыманне высоканадзейнай гарантыі прадукцыйнасці матэрыялу ў умовах высокіх тэмператур і высокіх нагрузак.