Сплав R41, стержень Rene 41, UNS N07041

Сплав R41, Проволока из сплава Udimet R41, UNS N07041

Сплав R41 (проволока из сплава Udimet R41, UNS N07041) - введение с составом, свойствами, применением и формами продукта

Сплав R41, коммерчески известный как Udimet Alloy R41 и обозначенный UNS N07041, представляет собой жаропрочный сплав на основе никеля, известный своей исключительной термостойкостью, стойкостью к окислению и ползучести. Этот сплав специально разработан для надежной работы в экстремальных температурных условиях, что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, энергетической и промышленной отраслях, где компоненты подвергаются воздействию повышенных температур и суровых условий. 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 Alloy R41, в частности, ценится за свои однородные механические свойства, устойчивость к высоким температурам и точность, что делает ее идеальной для сварки, термического напыления покрытий и сложных компонентов в системах газовых турбин и ракетных двигателей. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава R41 (Udimet Alloy R41, UNS N07041) является основой его исключительных высокотемпературных характеристик и коррозионной стойкости. Типичный

Состав (по весу) выглядит следующим образом:

Никель (Ni): 44-47% (первичный элемент, формирующий матрицу сплава и обеспечивающий устойчивость к высоким температурам)

Хром (Cr): 18-20% (повышает стойкость к окислению и коррозии, образуя защитный оксидный слой при повышенных температурах)

Кобальт (Co): 17-19% (улучшает прочность при высоких температурах и сопротивление ползучести)

Молибден (Mo): 3,0-4,0% (укрепляет матрицу сплава и повышает устойчивость к ползучести)

Вольфрам (Вт): 3,0-4,0% (способствует повышению прочности при высоких температурах за счет упрочнения твердым раствором)

Алюминий (Al): 1,4-1,8% (образует интерметаллидные осадки, такие как гамма-прайм (γ'), до 强化高温强度)

Титан (Ti): 3,0-3,5% (работает с алюминием с образованием гамма-простых осадков, еще больше повышая прочность)

Углерод (C): 0,06-0,12% (образует карбиды с хромом, вольфрамом и молибденом, улучшая граничную прочность зерен)

Железо (Fe): ≤ 2,0% (сведено к минимуму для поддержания высокотемпературных свойств)

Бор (B): 0,003-0,010% (способствует укреплению границ зерна, уменьшению разрыва при ползучести)

Цирконий (Zr): 0,05-0,15% (улучшает пластичность и сопротивление ползучести за счет стабилизации границ зерен)

Кремний (Si): ≤ 0,5% (способствует окислению во время производства)

Марганец (Mn): ≤ 0,5% (улучшает горячую обрабатываемость)

Эта тщательно разработанная композиция со смесью никеля, хрома, кобальта и тугоплавких металлов обеспечивает характерную для сплава высокотемпературную прочность, стойкость к окислению и ползучести, что является ключом к его характеристикам в экстремальных температурных условиях.

Основные свойства

Сплав R41 (Udimet Alloy R41 Wire, UNS N07041) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, которые делают их незаменимыми в высокотемпературных приложениях:

Механические свойства (отжиг в растворе и состаренное состояние):

Прочность на разрыв: 1200-1400 МПа (174 000-203 000 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре

Предел текучести (смещение 0,2%): 850-1000 МПа (123 000-145 000 фунтов на кв. дюйм) при комнатной температуре

Относительное удлинение (в 50 мм): 15-20% (хорошая пластичность для формовки и изготовления)

Уменьшение площади: 20-30% (отличная ударная вязкость, возможность сложного формования)

Твердость: 35-40 HRC (твердость по Роквеллу, отражающая высокую прочность)

Свойства при высоких температурах:

Постоянная рабочая температура: до 1095 °C (2000 °F) (сохраняет прочность и стойкость к окислению)

Сопротивление ползучести: Превосходная стойкость к деформации ползучести при температурах до 980 °C (1800 °F), с 1000-часовой прочностью на разрыв при ползучести ~200 МПа (29 000 фунтов на кв. дюйм) при 870 °C (1600 °F)

Стойкость к окислению: превосходная стойкость к окислению и образованию накипи при температурах до 1150 °C (2100 °F) благодаря плотному слою оксида хрома

Термическая усталостная прочность: выдерживает многократные термоциклы без растрескивания, что критически важно для компонентов газовых турбин и ракетных двигателей

Коррозионная стойкость:

Общая коррозия: отличная стойкость к атмосферной коррозии, высокотемпературным газам и побочным продуктам сгорания

Окисление и сульфидирование: Устойчив к окислению на воздухе и сульфидированию в серосодержащих средах до высоких температур

Химическая стойкость: выдерживает воздействие топлива, смазочных материалов и промышленных химикатов, что делает его пригодным для суровых промышленных условий

Физические свойства:

Плотность: 8,3–8,5 г/см³ (0,299–0,307 фунта/дюйм³)

Теплопроводность: 11-13 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 25-28 Вт/(м·К) при 1000°C (1832°F)

Коэффициент теплового расширения: 12-14 мкм/(м·К) (20-1000°C)

Модуль упругости: 210-220 ГПа (30,500-31,900 ksi) при комнатной температуре; снижается до ~160 ГПа (23 200 ksi) при 1000°C

Температура плавления: 1320-1370°C (2408-2500°F)

Формы продукции

Сплав R41 (Udimet Alloy R41, UNS N07041) изготавливается в различных формах для специализированных высокотемпературных 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 для термического напыления покрытий, электрических нагревательных элементов и высокотемпературных уплотнений.

Проволока: Проволока Udimet Alloy R41 (диаметр от 0,5 мм до 6 мм) широко используется для сварки (TIG, MIG) и термического напыления, а также для изготовления прецизионных пружин и оболочек термопар в высокотемпературных средах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметр от 3 мм до 50 мм), используемые для дуговой сварки вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW) и дуговой сварки металлическим электродом в газовой среде (GMAW) высокотемпературных компонентов.

Трубы и трубы: полые формы (внешний диаметр от 6 мм до 100 мм, толщина стенки от 1 мм до 10 мм) для работы с высокотемпературными жидкостями, например, в системах охлаждения ракетных двигателей и промышленных печах.

Фольга: Ультратонкие листы (толщина от 0,02 мм до 0,1 мм), используемые в высокотемпературных прокладках, теплозащитных экранах и тонких покрытиях для терморегулирования.

Лист и лист: плоские формы (лист: толщина от 3 мм до 50 мм; лист: от 0,3 мм до 3 мм) для изготовления лопаток турбин, вкладышей для сгорания и термостойких конструкционных компонентов.

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, электрические контакты и ребра теплообменника.

Поковочный материал: заготовки и слитки для горячей штамповки в сложные формы, такие как диски газовых турбин, сопла ракетных двигателей и корпуса клапанов высокого давления.

Приложений

Исключительная высокотемпературная прочность, стойкость к окислению и сопротивление ползучести сплава R41 (Udimet Alloy R41 Wire, UNS N07041) в его различных формах делают его критически важным материалом в отраслях, требующих надежной работы в экстремальных температурных условиях:

Аэрокосмическая и авиационная промышленность:

Газотурбинные двигатели: лопатки турбин, лопатки и диски (из пластин, прутков и поковочной заготовки) для реактивных двигателей, выдерживающие высокие температуры и центробежные силы.

Ракетные двигательные установки: камеры сгорания, горловины сопел и топливопроводы (из трубы, поковочной заготовки и листа), устойчивые к экстремальному нагреву от сгорания ракетного топлива.

Аэрокосмический крепеж: высокотемпературные болты, гайки и шпильки (из прутков и проволоки) для крепления компонентов в реактивных двигателях и космических кораблях.

Энергетика и электрогенерация:

Газовые турбины: Детали горячей секции (из пластин, прутков и поковочной заготовки) для промышленных газовых 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 по переработке отходов в энергию: вкладыши сгорания и компоненты рекуперации тепла (из листов и плит), устойчивые к воздействию коррозионных и высокотемпературных дымовых газов.

Промышленность и производство:

Высокотемпературные печи: нагревательные элементы, футеровка печей и оболочки термопар (из проволоки, труб и фольги), работающие в воздухе или инертной атмосфере.

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

Металлургическая обработка: валки, приспособления и оснастка (из прутков и листов) для горячей штамповки металлов и термообработки.

Оборона и вооруженные силы:

Ракетные системы: компоненты двигательных установок, детали систем наведения и теплозащитные экраны (из поковки, труб и листов), выдерживающие экстремальные термические и механические нагрузки.

Системы оружия: Вкладыши ствола и ударники (из прутка и поковки) устойчивы к высоким температурам и износу от многократной стрельбы.

Специализированные приложения по форме:

Проволока: Сварочный присадочный металл для соединения высокотемпературных компонентов, термического напыления покрытий и проволоки для термопар.

Стержневая плита: диски, лопасти и конструкционные компоненты турбин в газовых турбинах и ракетных двигателях.

Трубы/трубы: высокотемпературная транспортировка жидкостей в аэрокосмических и промышленных системах, таких как трубопроводы охлаждающей жидкости и топливные форсунки.

Лента: Уплотнения, прокладки и нагревательные элементы в высокотемпературном оборудовании и печах.

Таким образом, сплав R41 (Udimet Alloy R41 Wire, UNS N07041) — доступный в формах от прутков и проволоки до пластин и поковки — обеспечивает исключительную термостойкость, стойкость к окислению и сопротивление ползучести. 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 1359 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.