Сплав 901, Лист Nimonic 901, UNS N09901

Сплав 901, Проволока Инколой 901, UNS N,09901

Сплав 901 (проволока Incoloy 901, UNS N09901) - введение с составом, свойствами, применением и формами продукта

Сплав 901, коммерчески известный как Incoloy 901 и обозначенный UNS N09901, представляет собой дисперсионно-упрочняющий никель-железо-хромовый суперсплав, разработанный для исключительной прочности и стабильности при умеренных и высоких температурах (до 650 ° C / 1200 ° F). В отличие от жаропрочных никелевых сплавов, он сочетает в себе высокие механические характеристики и превосходную технологичность, что делает его экономичным выбором для аэрокосмической, энергетической и промышленной отраслей, где компоненты подвергаются циклическим термическим нагрузкам и механическим нагрузкам. 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. Incoloy 901 Wire, в частности, выделяется своей равномерной прочностью и свариваемостью, что делает его идеальным для сварки присадочного металла, изготовления пружин и прецизионных компонентов в газотурбинных двигателях. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава 901 (Incoloy 901, UNS N09901) является основой его высокотемпературной прочности, технологичности и термической стабильности. Типичный состав (по весу) следующий:

Никель (Ni): 40-45% (основной элемент матрицы, обеспечивающий осаждение упрочняющих фаз; повышает пластичность и ударную вязкость при низких температурах, противодействуя термической усталости)

Железо (Fe): 30-35% (уравновешивает плотность и стоимость сплава; улучшает горячую обрабатываемость для ковки, прокатки и волочения проволоки — критически важно для производства тонких форм, таких как фольга и полосы)

Хром (Cr): 11-14% (образует плотный, защитный слой оксида хрома, обеспечивающий стойкость к окислению и сульфидированию в высокотемпературном воздухе и промышленных газах)

Молибден (Mo): 5,0-6,5% (упрочняет матрицу сплава за счет упрочнения твердым раствором; повышает сопротивление ползучести и стойкость к точечной коррозии в слабохлоридных средах)

Титан (Ti): 2,5-3,5% (ключевой дисперсионно-упрочняющий элемент — образует гамма-прайм-(γ') интерметаллические осадки при старении, обеспечивая исключительную высокотемпературную прочность)

Алюминий (Al): 0,7-1,3% (работает с титаном для очистки осадков γ', повышая прочность при повышенных температурах без ущерба для пластичности)

Углерод (C): 0,03-0,08% (образует мелкие карбиды с хромом и молибденом, укрепляя границы зерен и улучшая прочность на разрыв при ползучести)

Кремний (Si): ≤ 0,5% (способствует раскислению во время производства и способствует образованию оксидного слоя для устойчивости к окислению)

Марганец (Mn): ≤ 0,5% (улучшает горячую обрабатываемость, уменьшая растрескивание при ковке и прокатке толстых листов и прутков)

Фосфор (P): ≤ 0,015% (строго ограничено во избежание охрупчивания на границе зерен, критично для компонентов, подвергающихся циклическому термическому напряжению)

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

Бор (B): 0,001-0,005% (укрепляет границы зерен, улучшая сопротивление ползучести и термоусталостные характеристики без изменения технологичности)

Эта специально разработанная смесь, сочетающая никель-хром-молибден для коррозии/прочности и титан-алюминий для дисперсионного упрочнения, обеспечивает фирменный баланс производительности и простоты производства сплава 901.

Основные свойства

Сплав 901 (Incoloy 901 Wire, UNS N09901) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, предназначенные для сред с умеренными и высокими температурами и циклическими нагрузками:

Механические свойства (состаренное состояние, 705°C/1300°F в течение 4 часов + 620°C/1150°F в течение 4 часов)

Прочность на разрыв: 1100-1300 МПа (159,500-188,500 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~700 МПа (101 500 фунтов на кв. дюйм) при 600 °C (1112 °F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 850-1050 МПа (123,300-152,300 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~600 МПа (87 000 фунтов на кв. дюйм) при 600 °C (1112 °F)

Относительное удлинение (в 50 мм): 15-25% (отличная пластичность при холодной штамповке, например, при изгибе проволоки в пружины, при формировании трубки в трубопроводах охлаждающей жидкости двигателя)

Уменьшение площади: 30-40% (превосходная ударная вязкость, устойчивость к разрушению при термическом циклировании и механическом воздействии)

Твердость: 35-41 HRC (твердость по Роквеллу) при комнатной температуре; поддерживает ~28 HRC при 600°C (1112°F)

Свойства при высоких температурах

Постоянная рабочая температура: до 650 °C (1200 °F) (оптимальный диапазон производительности; кратковременное воздействие до 760 °C / 1400 °F)

Сопротивление ползучести: Отлично подходит для умеренных температур — 1000-часовая прочность на ползучий разрыв ~350 МПа (50 800 фунтов на квадратный дюйм) при 600 °C (1112 °F) и ~180 МПа (26 100 фунтов на квадратный дюйм) при 650 °C (1200 °F) (превосходит нержавеющие стали и низколегированные стали)

Термическая усталостная стойкость: выдерживает 5000+ тепловых циклов (например, от 200°C/392°F до 600°C/1112°F) без растрескивания, что критически важно для компонентов газовых турбин и электростанций

Коррозионная стойкость и стойкость к окислению

Стойкость к окислению: образует стабильный слой оксида хрома, устойчивый к образованию накипи на воздухе при температурах до 815 ° C (1500 ° F) в течение длительного времени (подходит для выхлопных газов двигателя и печей)

Общая коррозия: хорошая стойкость к высокотемпературному пару, техническим газам (например, продуктам сгорания природного газа) и слабым кислотам (например, разбавленной серной кислоте)

Точечная коррозия/щелевая коррозия: умеренная стойкость к точечной коррозии, вызванной хлоридами (подходит для сухих промышленных сред с низкой влажностью; дополнительные покрытия используются для морских или высокохлоридных применений)

Физические свойства

Плотность: 7,9 г/см³ (0,285 фунта/дюйм³) (ниже, чем у чистых никелевых сплавов, что снижает вес в конструкционных конструкциях, таких как детали авиационных двигателей)

Теплопроводность: 13,0 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 20,0 Вт/(м·К) при 600°C (1112°F) (эффективная теплопередача для компонентов теплообменника и системы охлаждения)

Коэффициент теплового расширения: 12,5 мкм/(м·К) (20-300°C/68-572°F); 14,8 мкм/(м·К) (20-600°C/68-1112°F) (контролируемое расширение для минимизации термического напряжения в собранных системах, таких как корпуса турбин)

Модуль упругости: 205 ГПа (29 700 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; снижается до ~175 ГПа (25 400 фунтов на квадратный дюйм) при 600°C (1112°F)

Температура плавления: 1330-1380 °C (2426-2516 °F)

Формы продукции

Сплав 901 (Incoloy 901, UNS N09901) изготавливается в различных формах для специализированных применений при умеренных и высоких температурах:

Пруток: Круглый пруток (диаметры 6-200 мм) и Плоский пруток (толщина 5-100 мм, ширина 20-500 мм) — идеально подходит для механической обработки лопаток газотурбинных компрессоров, штоков клапанов и высокопрочного крепежа для авиационных двигателей.

Лента: Тонкие, плоские полосы (толщина 0,07-0,8 мм, ширина 3-80 мм) — используются в термических напыляемых покрытиях для защиты от коррозии/окисления на стальных подложках и гибких уплотнениях для высокотемпературных печей.

Проволока: Incoloy 901 Wire (диаметры 0,3-6 мм) — служит в качестве сварочного присадочного металла (TIG/MIG) для соединения компонентов 901, в качестве прецизионных пружин в системах управления двигателем, а также в качестве сенсорных проводов в высокотемпературных контрольно-измерительных приборах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметры 2-50 мм) — используются для присадочного металла GTAW и изготовления небольших компонентов, таких как валы насосов и измерительные щупы на электростанциях.

Труба и труба: бесшовная труба (наружный диаметр 4-150 мм, толщина стенки 0,5-10 мм) и труба (NPS 1/2-12) — критически важны для линий охлаждающей жидкости двигателя, труб теплообменников и топливопроводов промышленных печей.

Фольга: Ультратонкие листы (толщина 0,012-0,1 мм) — используются в качестве тепловых барьеров в электронных компонентах и тонких прокладок в прецизионных приборах, подвергающихся умеренному нагреву.

Лист и лист: Лист (толщина 3-50 мм) и Лист (толщина 0,2-3 мм) — изготавливаются из вкладышей для сгорания газовых турбин, компонентов котлов и стенок промышленных печей.

Полоса: Узкие плоские полосы (толщина 0,07-2 мм, ширина 2-50 мм) — используются для прецизионных компонентов, таких как ребра теплообменника, электрические контакты и уплотнительные кольца в высокотемпературном оборудовании.

Поковочный материал: заготовки и слитки (размером до 500×500 мм) — горячештампуемые в сложные формы (например, диски турбин, корпуса двигателей), требующие высокой прочности и термической стабильности.

Приложений

Исключительное соотношение прочности при высоких температурах, технологичности и экономичности сплава 901 (Incoloy 901 Wire, UNS N09901) делает его основным продуктом в отраслях, требующих надежной работы при умеренных и высоких температурах:

Аэрокосмическая и авиационная промышленность

Газотурбинные двигатели: Лопатки компрессора (прутковый/поковочный материал), вкладыши сгорания (пластина/лист) и трубки охлаждающей жидкости (трубка) — выдерживают температуру 500-650°C и циклические нагрузки от циклов запуска-остановки двигателя.

Конструкционные элементы самолета: высокопрочные крепежные элементы (стержень/проволока) и опоры двигателя (поковочный материал) — баланс прочности и веса для интеграции планера и двигателя.

Вспомогательные силовые установки (ВСУ): Пластины теплообменника (лист) и топливопроводы (трубки) — устойчивы к воздействию высокотемпературного пара и побочных продуктов сгорания топлива.

Электроэнергии

Газовые/паровые турбины: компоненты горячей секции (пластинчатый/ковочный материал) и трубы теплообменника (труба) — выдерживают умеренные температуры (500-600°C) и циклическую нагрузку в электростанциях.

Установки по переработке отходов в энергию: стенки печи (плита) и компоненты рекуперации тепла дымовых газов (лист) — устойчивы к окислению и слабой коррозии от дымовых газов.

Геотермальная энергетика: устьевые насосно-компрессорные трубы (трубы) — выдерживают воздействие высокотемпературных (до 200°С) геотермальных жидкостей и слабого образования накипи.

Промышленность и производство

Высокотемпературные печи: футеровка печи (пластина), опоры нагревательных элементов (стержень) и оболочки термопары (труба) — надежно работают в атмосферах печи 500-650°C.

Химическая обработка: Внутренние устройства реактора (стержень/пластина) и трубы теплообменника (труба) — устойчивы к воздействию высокотемпературного пара и слабых органических химических веществ.

Металлургическая обработка: приспособления для термообработки (поковочный материал/пруток) — сохраняет форму и прочность при циклах отжига металла (до 600°С).

Специализированные приложения по формам

Проволока: Сварочный присадочный металл для компонентов газовых турбин; Прецизионные пружины в системах управления двигателем.

Трубка/пластина: трубопроводы охлаждающей жидкости двигателя и вкладыши сгорания газовой турбины.

Прутковый / Ковочный материал: Лопатки компрессоров и диски турбин для аэрокосмической промышленности и энергетики.

Полоса/лист: Ребра теплообменника и стеновые панели промышленных печей.

Таким образом, сплав 901 (Incoloy 901 Wire, UNS N09901) — доступный в формах от прутков и проволоки до листов и ковки — заполняет критически важную нишу для применения при умеренных и высоких температурах, где прочность, технологичность и экономичность одинаково важны. Благодаря разнообразным формам продукции и сбалансированным свойствам он является надежным материалом в аэрокосмической, энергетической и промышленной отраслях, обеспечивая надежную работу компонентов, которые подвергаются циклическим термическим нагрузкам и механическим нагрузкам.

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 972 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.