Сплав 188, Стержень Хейнса 188, UNS R30188

Сплав 188, проволока Udimet 188, UNS R30188

Сплав 188 (проволока Udimet 188, UNS R30188) - введение с составом, свойствами, применением и формами выпуска

Сплав 188, коммерчески известный как Udimet 188 и обозначенный UNS R30188, представляет собой кобальт-никель-хром-вольфрамовый суперсплав, известный своей исключительной термостойкостью, стойкостью к окислению и термической усталостной прочностью. Этот сплав специально разработан для работы в экстремальных температурных условиях, включая циклический нагрев и охлаждение, что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, энергетической и промышленной отраслях, где компоненты подвергаются длительному воздействию газов сгорания, высоким нагрузкам и суровым атмосферам. Он доступен в широком ассортименте форм для удовлетворения различных промышленных потребностей, включая прутки (круглые прутки, плоские прутки), ленты, проволоку, прутки, трубы, фольгу, пластины, листы, полосы и поковочный материал. Проволока Udimet 188, в частности, выделяется своими однородными высокотемпературными свойствами, гибкостью и точностью, что делает ее идеальной для сварки, термического напыления покрытий и сложных компонентов в газотурбинных двигателях и высокотемпературных промышленных системах. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава 188 (Udimet 188 Wire, UNS R30188) является основой его исключительных высокотемпературных характеристик и коррозионной стойкости. Типичный состав (по весу) следующий:

Кобальт (Co): 39-41% (основной элемент матрицы, обеспечивающий стабильность при высоких температурах и повышающий термоусталостную стойкость)

Никель (Ni): 21-23% (улучшает пластичность, коррозионную стойкость и совместимость с жаропрочными сплавами в сборках)

Хром (Cr): 20-22% (образует плотный защитный слой оксида хрома, обеспечивая превосходную стойкость к окислению и сульфидированию при сверхвысоких температурах)

Вольфрам (W): 13-15% (упрочняет сплав за счет твердого растворного упрочнения и образует стабильные карбиды, повышая сопротивление ползучести и разрыву)

Молибден (Mo): 1,5-2,5% (дополняет высокотемпературную прочность и повышает стойкость к точечной коррозии в суровых химических средах)

Железо (Fe): ≤ 3,0% (сведено к минимуму для сохранения высокотемпературных свойств и стойкости к окислению)

Углерод (C): 0,05-0,15% (образует карбиды с вольфрамом и хромом, укрепляя границы зерен и улучшая прочность на разрыв при ползучести)

Кремний (Si): 0,2-0,5% (способствует раскислению во время производства и поддерживает образование оксидного слоя для лучшей стойкости к окислению)

Марганец (Mn): ≤ 0,5% (повышает способность к горячей обработке, позволяя изготавливать различные формы продукции)

Алюминий (Al): ≤ 0,5% (контролирует рост оксидного слоя и продлевает долгосрочную стойкость к окислению)

Титан (Ti): ≤ 0,5% (стабилизирует карбиды и улучшает микроструктуру для улучшения механической консистенции)

Фосфор (P): ≤ 0,03% (строго ограничено для предотвращения охрупчивания на границе зерна)

Сера (S): ≤ 0,01% (сведена к минимуму для обеспечения хорошей пластичности и устойчивости к коррозионному растрескиванию под напряжением)

Эта специально разработанная смесь, состоящая из кобальта, хрома и тугоплавких металлов, обеспечивает характерные для сплава 188 сверхвысокотемпературные характеристики, термическую усталостную стойкость и коррозионную стойкость, что имеет решающее значение для сложных термических применений.

Основные свойства

Сплав 188 (Udimet 188 Wire, UNS R30188) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, которые делают их незаменимыми в сверхвысокотемпературных, коррозионных и циклических средах:

Механические свойства (состояние отжига в растворе):

Прочность на разрыв: 780-880 МПа (113,100-127,600 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~320 МПа (46 400 фунтов на кв. дюйм) при 1000 °C (1832 °F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 350-420 МПа (50,800-60,900 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~250 МПа (36 300 фунтов на кв. дюйм) при 1000 °C (1832 °F)

Относительное удлинение (в 50 мм): 30-40% при комнатной температуре; 15–25% при 1000 °C (1832 °F) (отличная пластичность для формования сложных компонентов, таких как уплотнения турбин)

Уменьшение площади: 45-55% (превосходная ударная вязкость, устойчивость к разрушению при высокотемпературных циклических нагрузках)

Твердость: 210-250 HB (твердость по Бринеллю) при комнатной температуре; поддерживает ~160 HB при 1000°C (1832°F)

Свойства при высоких температурах:

Постоянная рабочая температура: до 1150 °C (2102 °F) (один из лучших показателей для жаропрочных сплавов на основе кобальта, с длительной стабильностью)

Сопротивление ползучести: исключительная стойкость к деформации ползучести при сверхвысоких температурах — 1000-часовая прочность на разрыв при ползучести ~110 МПа (15 950 фунтов на кв. дюйм) при 1100 °C (2012 °F)

Термическая усталостная прочность: выдерживает многократные термоциклические циклы (например, от -60°C до 1100°C) без растрескивания, что критически важно для таких компонентов, как вкладыши сгорания газовых турбин

Стойкость к окислению: превосходная стойкость к окислению и образованию накипи на воздухе при температурах до 1200 ° C (2192 ° F) с минимальной потерей веса даже после 10 000 часов при 1050 ° C (1922 ° F)

Коррозионная стойкость:

Общая коррозия: отличная стойкость к высокотемпературным газам сгорания, промышленным химикатам и расплавленным солям

Стойкость к сульфидации: Устойчив к сульфидации в серосодержащих средах (например, на угольных электростанциях) при температуре до 1000 °C (1832 °F)

Точечная коррозия/щелевая коррозия: хорошая стойкость к точечной коррозии в средах, богатых хлоридами, подходит для морских и морских высокотемпературных компонентов

Стойкость к науглероживанию: Поддерживает целостность в науглероживающей атмосфере (например, в промышленных печах) за счет ограничения поглощения углерода и чрезмерного роста карбида

Физические свойства:

Плотность: 8,9-9,0 г/см³ (0,322-0,325 фунта/дюйм³)

Теплопроводность: 12-14 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 29-32 Вт/(м·К) при 1000°C (1832°F) (эффективное рассеивание тепла при высоких температурах)

Коэффициент теплового расширения: 14,0-16,0 мкм/(м·К) (20-1000°C) (контролируемое расширение для минимизации термического напряжения в собранных компонентах)

Модуль упругости: 220-230 ГПа (31 900-33 400 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; снижается до ~155 ГПа (22 500 ksi) при 1000°C (1832°F)

Температура плавления: 1370-1420°C (2498-2588°F)

Формы продукции

Сплав 188 (Udimet 188 Wire, UNS R30188) изготавливается в различных формах для специализированных сверхвысокотемпературных и коррозионностойких применений:

Пруток: Доступен в виде круглого прутка (диаметр от 10 мм до 200 мм) и плоского прутка (толщина от 5 мм до 100 мм, ширина от 20 мм до 500 мм), идеально подходит для обработки компонентов турбин, штоков клапанов и высокотемпературных крепежных деталей.

Лента: тонкие плоские полосы (толщина от 0,1 мм до 1 мм, ширина от 5 мм до 100 мм), используемые в термическом напылении покрытий, электрических нагревательных элементах и гибких уплотнениях для высокотемпературных печей.

Проволока: Проволока Udimet 188 (диаметр от 0,5 мм до 6 мм) обладает однородными высокотемпературными свойствами, подходит для сварки (TIG/MIG), термического напыления и прецизионных нагревательных спиралей.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметром от 3 мм до 50 мм), используемые для дуговой сварки вольфрамовым электродом (GTAW) присадочным металлом и изготовления небольших высокотемпературных деталей (например, опор для датчиков).

Трубы и трубы: полые формы (внешний диаметр от 6 мм до 100 мм, толщина стенки от 0,5 мм до 10 мм) для транспортировки высокотемпературных жидкостей (например, топливопроводы печей, трубы для охлаждающей жидкости ракетных двигателей).

Фольга: ультратонкие листы (толщина от 0,02 мм до 0,1 мм), используемые в высокотемпературных прокладках, теплозащитных экранах и тонкопленочных термобарьерах для электроники.

Пластины и листы: плоские формы (пластина: толщина от 3 мм до 50 мм; лист: от 0,3 мм до 3 мм) для изготовления вкладышей для сгорания, стенок печей и теплообменников для аэрокосмической промышленности.

Полоса: узкие плоские полосы (толщина от 0,1 мм до 2 мм, ширина от 3 мм до 50 мм) для прецизионных компонентов, таких как уплотнения турбин, ребра теплообменника и электрические контакты.

Поковочный материал: заготовки и слитки для горячей штамповки в сложные формы (например, диски газовых турбин, сопла ракетных двигателей, дверцы промышленных печей), требующие сверхвысокой термопрочности.

Приложений

Исключительная сверхвысокотемпературная прочность, стойкость к окислению и термическая усталостная стойкость сплава 188 (проволока Udimet 188, UNS R30188) в различных формах делают его критически важным материалом в отраслях, требующих работы в экстремальных температурных условиях:

Аэрокосмическая и авиационная промышленность:

Газотурбинные двигатели: вкладыши сгорания, лопасти турбины и компоненты форсажных камер (из листа, поковки и листа), выдерживающие температуру до 1150 °C (2102 °F).

Ракетный двигатель: горловины сопла, компоненты топливных форсунок и теплозащитные экраны (из поковочной заготовки, трубы и листа), устойчивые к экстремальному нагреву от сгорания ракетного топлива.

Аэрокосмический крепеж: высокотемпературные болты и шпильки (из стержня и стержня), фиксирующие компоненты двигателя, подверженные циклическим термическим нагрузкам.

Энергетика и электрогенерация:

Газовые/паровые турбины: компоненты горячей секции (из пластин, поковочной заготовки и стержня) для промышленных энергетических турбин, выдерживающих высокие температуры и циклическую нагрузку.

Ядерная энергетика: Трубы теплообменников и конструкционные элементы (из труб и пластин) устойчивы к излучению и высокотемпературным теплоносителям.

Установки для переработки отходов в энергию: футеровки камеры сгорания и компоненты рекуперации тепла (из листов и плит) выдерживают воздействие коррозионных дымовых газов при температуре 1000°C+.

Промышленная и высокотемпературная обработка:

Высокотемпературные печи: стенки печей, нагревательные элементы и оболочки термопар (из проволоки, пластин и труб), работающие на воздухе или в инертной атмосфере до 1200 °C (2192 °F).

Химическая обработка: футеровки реакторов, опорные решетки катализаторов и теплообменники (из пластин, труб и стержней) выдерживают воздействие агрессивных химических веществ при повышенных температурах.

Металлургическая обработка: компоненты стана горячей прокатки, приспособления для термообработки и детали для обработки расплавленного металла (из прутка, поковочного материала и листа), устойчивые к износу и высокой температуре.

Оборонное и специализированное машиностроение:

Двигатели военных самолетов: критически важные компоненты горячего сечения (из кованого материала и плит), требующие сверхвысокой термостойкости в боевых условиях.

Гиперзвуковые аппараты: теплозащитные экраны и конструкционные элементы (из листового и кованого материала), выдерживающие аэродинамический нагрев до 1150 ° C (2102 ° F).

Специализированные приложения по форме:

Проволока: Сварочный присадочный материал для соединения высокотемпературных компонентов, термического напыления покрытий и прецизионных нагревательных змеевиков.

Пластины/листы: вкладыши для сгорания, стенки печей и теплообменники для аэрокосмической промышленности.

Труба/труба: высокотемпературная транспортировка жидкости (топливопроводы, трубки охлаждающей жидкости) и защитные оболочки термопары.

Поковочный материал: сложные диски турбин, ракетные сопла и компоненты промышленных печей для тяжелых условий эксплуатации.

Таким образом, сплав 188 (проволока Udimet 188, UNS R30188) — доступный в формах от прутков и проволоки до листов и ковки — обеспечивает исключительную сверхвысокую термостойкость, стойкость к окислению и термическую усталостную стабильность. Его разнообразные формы продукции позволяют создавать индивидуальные решения для аэрокосмической, энергетической, промышленной и оборонной отраслей, делая его критически важным материалом в приложениях, требующих надежной работы в экстремальных температурных условиях.

Упаковка Стандартная упаковка:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 1261 галлонов для жидкости на поддонах.