Alloy Haynes R-41, UNS N07041, AMS 5545, AMS 5712,1

### Технический лист: сплав Haynes® R-41® (UNS N07041) **Классификация:** Никель, усиленный суперсплав на основе гамма-прайм (γ') **Распространённые названия:** R-41, сплав R-41, Haynes R-41 **Технические характеристики:** UNS N07041, AMS 5545, AMS 5712 --- #### 1.0 Введение **Haynes® R-41®** — это высокопрочный, устойчивый к осадкам суперсплав из никеля, хрома и кобальта, известный своими исключительными возможностями к высоким температурам. Разработанный преимущественно для аэрокосмических применений, этот сплав достигает своих выдающихся свойств благодаря высокой объёмной доле гамма-простых (γ') осадков внутри своей аустенитной матрицы. R-41 демонстрирует **отличную прочность на ползучую прочность, превосходную устойчивость к окислению и выдающуюся термическую стабильность** при температурах до 1800°F (980°C), что делает его особенно подходящим для самых требовательных компонентов газотурбинных двигателей. --- #### 2.0 Химический состав (% веса) | Элемент | Минимум | Максимум | Типичное значение | Ключевая функция | |---------|---------|---------|---------------|--------------| | **Никель (Ni)** | Баланс | Баланс | ~55% | Образование аустенитных матриц | | **Хром (Cr)** | 18.0 | 20.0 | 19.0 | Устойчивость к окислению и горячей коррозии | | **Кобальт (Ко)** | 10.0 | 12.0 | 11.0 | Усиление твердым раствором | | **Молибден (Мо)** | 9.0 | 10.5 | 9.8 | Усиление твердым раствором | | **Титан (Ti)** | 3.0 | 3.5 | 3.1 | Первичная гамма' бывшая (Ni₃Ti) | | **Алюминий (Al)** | 1.4 | 1.7 | 1.5 | Гамма' бывший (Ni₃Al) | | **Железо (Fe)** | - | 1.0 | 0,5 | - | | **Углерод (C)** | 0.05 | 0.10 | 0.07 | Карбидное образование для прочности границы зерен | | **Борон (B)** | 0,003 | 0,010 | 0,006 | Укрепление границы зерен | | **Цирконий (Zr)** | - | 0.07 | 0.03 | Стабилизация границы зерен | --- #### 3.0 Физические свойства | Свойство | Ценность | Состояние/Примечания | |----------|-------|-----------------| | **Плотность** | 8,27 г/см³ (0,299 фунт/дюйм³) | При комнатной температуре | | **Диапазон плавления** | 1305-1365°C (2380-2490°F) | - | | **Коэффициент теплового расширения** | 12,6 мкм/м°C | 20-100°C | | **Теплопроводность** | 11,2 Вт/м·К | При 100°C | | **Электрическое сопротивление** | 132 мкОм·см | При комнатной температуре | | **Модуль упругости** | 214 GPa (31.0×10⁶ psi) | При комнатной температуре | | **Удельная теплота** | 440 Дж/кг· К | При 20°C | --- #### 4.0 Механические свойства **4.1 Свойства комнатной температуры (термическая обработка):** - **Прочность на растяжение**: 1310-1520 МПа (190-220 кси) - **Предел текучести (смещение 0,2%)**: 1030-1240 МПа (150-180 кси) - **Удлинение**: 10-20% - **Уменьшение площади**: 12-25% **4.2 Свойства повышенной температуры:** | Температура | Прочность на растяжение | Предел текучести (смещение 0,2%) | Прочность на разрыв ползучести (1000 часов) | |-------------|------------------|-----------------------------|-------------------------------| | 1200°F (650°C) | 1035 МПа (150 кси) | 895 МПа (130 кси) | 310 МПа (45 кси) | | 1400°F (760°C) | 895 МПа (130 кси) | 760 МПа (110 кси) | 170 МПа (25 кси) | | 1600°F (870°C) | 620 МПа (90 кси) | 550 МПа (80 кси) | 70 МПа (10 кси) | --- #### 5.0 Термическая обработка **Стандартный цикл термической обработки:** 1. **Обработка раствором**: 2100-2150°F (1150-1180°C) в течение 2 часов, воздушное охлаждение 2. **Первичное старение**: 1550°F (845°C) в течение 4-8 часов, охлаждение воздухом 3. **Вторичное старение**: 1400°F (760°C) в течение 16 часов, охлаждение воздухом *Примечание: Параметры удельной термической обработки могут варьироваться в зависимости от формы продукта и требований к применению.* --- #### 6.0 Ключевые характеристики и применения **6.1 Ключевые характеристики:** - **Исключительная прочность при высоких температурах**: превосходная прочность при разрыве ползучести до 980°C (1800°F) - **Отличная устойчивость к окислению**: хорошая устойчивость к накипу и окислению в воздухе - **Тепловая стабильность**: поддерживает микроструктурную стабильность при длительном воздействии - **Хорошая устойчивость к усталости**: Подходит для циклических нагрузок - **Умеренная сварка**: Можно сваривать с использованием подходящих шпаклёвных металлов при соблюдении правил предосторожности **6.2 Основные применения:** - **Компоненты аэрокосмических газовых турбин**: - Лопасти и лопатки турбины - Камеры сгорания и компоненты форсажа - Турбинные диски и валы - **Промышленные газотурбины**: - Ведра (лопасти) и сопла - Стационарные компоненты горячего сечения - **Компоненты ракетных двигателей**: - Секции сопла и камеры тяги --- #### 7.0 Изготовление и обработка **7.1 Производственные процессы:** - Горячая обработка: ковка, прокатка и экструзия при 1800-2150°F (980-1180°C) - Холодная обработка: ограничена из-за высокой прочности - Механическая обработка: требует жёсткого оборудования и положительных подач - Сварка: газовая вальфрамовая дуговая сварка (GTAW) с наполнительным металлом R-41 **7.2 Вопросы обработки:** - Подвержен деформационному возрасту трещин при сварке и термической обработке - Требуется контролируемая скорость охлаждения после обработки раствором - Чувствительность к выемкам и концентрациям напряжений - Обычно требуется термическая обработка после сварки --- #### 8.0 Международные стандарты и спецификации **Основные характеристики:** | Стандартная организация | Стандартное число | Описание | |----------------------|-----------------|-------------| | **Спецификация аэрокосмических материалов** | AMS 5545 | Лист, полоса и пластина | | **Спецификация аэрокосмических материалов** | AMS 5712 | Прутья, ковки и кольца | | **Единая система нумерации** | UNS N07041 | Обозначение материала | | **ASTM International** | ASTM B637 | Никель-основанный суперсплавный бар и заготовка | **Дополнительные международные стандарты:** - **Европейский**: DIN 2.4950 (сплавы схожего состава) - **Технические характеристики производителей аэрокосмической отрасли**: Различные спецификации производителей двигателей --- #### 9.0 Контроль качества и тестирование **Стандартные требования к тестированию:** - Проверка химического анализа - Испытания механических свойств при комнатных и повышенных температурах - Микроструктурное исследование - Неразрушающее испытание (ультразвуковое, проникающее) - Тестирование ползучести и разрыва напряжений для критически важных применений --- **Примечание:** Haynes® и R-41® являются зарегистрированными товарными знаками компании Haynes International, Inc. Этот сплав представляет собой первоклассное решение для высокотемпературных материалов для критически важных аэрокосмических применений, где требуются максимальные температурные возможности и прочность. Из-за сложного состава и требований к обработке настоятельно рекомендуется консультация с производителем и тщательное тестирование при реальных условиях эксплуатации для всех критически важных применений. Характеристики сплава делают его особенно ценным в современных газотурбинных двигателях, где рабочие температуры продолжают повышаться для повышения эффективности.

Упаковка Стандартная упаковка: Типичная упаковка оптом включает паллетированный пластик объемом 5 галлонов/25 кг. ведра, волокнистые и стальные бочки до супермешков по 1 тонне в полном контейнере (FCL) или грузовиках (T/L). Исследовательские и пробные количества, а также гигроскопические, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут упаковываться под аргон или вакуум. Решения упаковываются в полипропиленовых, пластиковых или стеклянных банках до поддонов с жидкостями объемом 3283 галлона. Специальный пакет доступен по запросу.