9. Сварка сплавов на никелевой основе

Эти сплавы обладают высокой жаропрочностью, окалиностойкостью и коррозионной стойкостью в газовых, соляных и жидкометаллических средах при Т = 1000...1100 С (табл. 28). Mo, W, Со, Cr упрочняют матричный твердый раствор на основе никеля; А1 и Ti вместе с Ni образуют метастабильную '–фазу с такой же структурой, как и матричный раствор (ГЦК); углерод в количестве до 0,1...0,15 % формирует дисперсные карбиды на границах зерен.

Периоды решеток – и '–фаз отличаются нез­начительно (0,1 %), поэтому полученная метастабильная структура сох­раняется при высоких температурах в течение 20...30 тыс. часов.

Никелевые сплавы делятся на две группы:

1. Гетерогенные термоупрочняемые дисперсионным твердением, имеющие несколько исходных состояний.

В закаленном состоянии сплавы имеют наименьшую жаропрочность, но наибольшую пластичность. В дисперсно-упрочненном (состаренном) состоянии пластичность минимальна, а жаропрочность максимальна и зависит от объема, химического состава и морфологии упрочняющих фаз.

2. Гомогенныенетермоупрочняемые.

Главная роль в обеспечении жаропрочности никелевых сплавов принадлежит '–фазе (интерметаллиды типа Ni (Ti, Al), Ni Al (Nb, Al) с ГКЦ-решеткой), общее количество которой пропорционально содержанию (Ti+А1) или (Nb+А1).

Если (Ti+Al) > 8 %, доля '–фазы достигает 60 %. Выделяясь в объемах зерен при 600...950 °С в виде большого числа когерентных мелкодисперсных частиц, '–фаза создает эффективные барьеры движения дислокаций. В то же время '–фаза значительно пластичнее карбидов, а прочность ее возрастает с увеличением Т.

Таблица 28

Химический состав и применение высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов, %

Марка сплава	C	Mn	Si	Cr	W	Ti	Al	Другие элементы (не более)	Примечание
	не более
ХН77ТЮ (ЭИ437А)	0,06	0,4	0,6	19...22	–	2,3...2,7	0,55...0,95	4Fe; 0,01Ge	Диски турбин, газопроводы
ХН70ВМТЮ (ЭИ617)	0,12	0,5	0,6	13...16	5...7	1,8...2,3	1,7...2,3	5Fe; 0,02B; 0,02Ge	Лопатки турбин
ХН67ВМТЮ (ЭП202)	0,08	0,5	0,6	17...20	4...5	2,2...2,8	1,0...1,5	4Fe; 0,01B; 0,01Ge; 4,5Mo	Лопатки турбин
ХН60ВМТЮ (ЭП539)	0,09	0,5	0,5	17...19	2,5...4,0	2,3...3,0	3...4	4Fe; 0,02B; 0,02Ge; 6Mo	Лопатки турбин
ХН75ВМТЮ (ЭИ602)	0,08	0,4	0,8	19...22	–	0,35...0,75	0,35...0,75	3Fe; 0,2Cu; 2Mo; 1,1Nb	Камера сгорания
ХН62МБВЮ	–	–	–	13...18	4...5	–	0,9...1,4	10Fe; 5Mo; 5Nb; 0,02Ge; 0,01Zr	Сопловые лопатки
Н70М27Ф (ЭП496)	0,05	0,5	0,2	0,3	–	–	–	4Fe; 27Mo; 1,7V	Трубопроводы агрессивных сред
ХН65М16В (ЭП-567)	0,05	1,0	0,15	14...16	3,0...4,5	–	–	1Fe; 17Mo	Трубопроводы агрессивных сред
Хастеллой Н (США)	0,05	0,8	0,1	6...8	–	0,5	2	5Fe; 18Mo	Детали обшивки ракет
Инконель (США)	0,04	0,18	0,27	17	–	1,0	0,3	19Fe; 3Mo; 0,1Co; 5(Nb+To)	Детали обшивки ракет
MAR M211 (США)	0,15	0,2	0,2	9	5,5	2,0	5	1,5Fe; 10Co; 2,5Mo; 2,7Nb; 0,05Zr; 0,015B; 3Mo; 15Co	Лопатки газовых турбин
Удимет-700 (США)	0,15	–	–	13...17	–	3...4	3,7...4,7	1Fe; 0,1B; 20Co; 5,7Mo	Лопатки газовых турбин
Нимоник 80А (Англия)	0,10	1,0	1,0	18...21	–	1,8...2,7	0,5...1,8	5Fe; 2Co	Лопатки газовых турбин
Нимоник 115 (Англия)	0,15	–	–	15	–	4	5	3Mo; 15Co	Лопатки газовых турбин
ЖС6К	0,20	0,4	0,4	10...12	4,5...5,5	4,5...5,5	5...6	2Fe; 0,02B; 4,5Mo; 5Co	Лопатки и роторы турбин

Наряду с '–фазой возможно образование побочных некогерентных фаз, которые выделяются по границам зерен вследствие сегрегации или ликвации и приводят к охрупчиванию сплавов: –фаза (NiTi), –фаза (FeCr), карбиды (Ме₂₃C₆ и Ме₆С), бориды (Ме₃В₂).

В перестаренном состоянии (старение при повышенных Т) сплавы имеют промежуточные значения жаропрочности и пластичности вследствие коагуляции упрочняющих фаз.