Alloy X750, Inconel X750 Strip, UNS N07750

Alloy X750, Inconel X750 Wire, UNS N07752

Введение в сплав X750 (проволока Inconel X750, UNS N07752) — многофункциональная серия суперсплавов для упрочнения осадков

Сплав X750, коммерчески признанный как Inconel X750 и обозначенный по UNS N07752, представляет собой никель-хромовый суперсплав, закалённый осадками, разработанный для исключительной механической прочности, коррозионной устойчивости и термической устойчивости при широком температурном диапазоне (от -253°C до 730°C/-423°F до 1346°F). В отличие от многих высокотемпературных сплавов, его уникальная прочность (обусловлена образованием) гамма-праймовых (γ′) осадков (Ni₃Al, Ti) при термической обработке, что позволяет поддерживать высокую прочность на растяжение и ползучесть даже при повышенных температурах. Как указано, сплав X750 доступен в широком ассортименте продуктов: прут (круглый планок, плоский), лента, проволока, стержни, труба, труба, фольга, пластина, лист, лента и ковочный приклад. Эта универсальность делает его предпочтительным выбором для критически важных задач в аэрокосмической, энергетической и промышленной сферах, где надёжность при совокупных тепловых и механических нагрузках имеет первостепенное значение.

1. Химический состав (типичный, масса)

Химический состав UNS N07752 соответствует строгим отраслевым стандартам, таким как ASTM B637 (для никелевых стержней/стержней), ASTM B670 (для никелевого сплава) и ASME SB637, обеспечивая единообразное поведение и характеристики затвердевания при осадках во всех формах продукции. Типичное сочинение выглядит следующим образом:

Элемент

Диапазон содержания (масса)

Функция

Никель (Ni)

70.0 - 75.0

Служит первичным матричным элементом, облегчая образование γ′ осадков; повышает устойчивость к коррозии в кислотных и морских условиях.

Хром (Cr)

14.0 - 17.0

Образует защитный слой оксида хрома (Cr₂O₃), обеспечивающий превосходную устойчивость к окислению и сульфидированию при температурах до 730°C; Повышает устойчивость к коррозии в ямках.

Железо (Fe)

5.0 - 9.0

Повышает температурную обработку (критически важный для ковки и прокатки) и снижает стоимость сплава без ущерба эффективности упрочнения при осадках.

Титан (Ti)

2.25 - 2.75

Ключевой элемент для образования γ′ осадков (Ni₃Ti), напрямую способствующий устойчивости к высоким температурам и устойчивости ползучести; Контролируется так, чтобы избежать хрупкости интерметаллических фаз.

Алюминий (Al)

0.40 - 1.00

Работает с титаном для стабилизации γ′ осадков, уточняя их размер и распределение для оптимальной прочности; повышает устойчивость к окислению.

Ниобий (Nb) + Тантал (Ta)

0.70 - 1.20

Усиливает прочность границы зерна, подавляет деформацию ползучести и улучшает характеристики при разрыве напряжения при 650–730°C.

Углерод (C)

≤ 0,08

Минимизация для предотвращения осаждения карбида на границах зерен, что снижает пластичность и коррозионную устойчивость; Контролируется для поддержки незначительной очистки зерна.

Марганец (Миннесота)

≤ 1.0

Способствует окислению при плавлении и улучшает холодную обработку тонких форм (например, фольга, лента).

Кремний (Si)

≤ 0,5

Уменьшает образование оксида при горячей обработке; поддерживает целостность слоя оксида хрома.

Медь (Cu)

≤ 0,5

Ограничены, чтобы избежать помех γ′ образования осадка и предотвращению горячих трещин во время изготовления.

Фосфор (P)

≤ 0.015

Строго контролируется для предотвращения хрупкости, особенно в сварных соединениях труб и труб, подвергающихся воздействию циклических температур.

Сера (S)

≤ 0.015

Минимизировано, чтобы избежать горячих трещин во время ковки и протяжения проволоки; Снижает восприимчивость коррозии в суровых условиях.

2. Физические свойства

Сплав X750 обладает стабильными физическими свойствами во всех рабочих температурных диапазонах, при этом упрочнение при осадках обеспечивает индивидуальную прочность для конкретных применений. Ключевые свойства (согласованные для всех форм продукта):

Свойства

Ценность

Испытательное состояние

Плотность

8,28 г/см³

Комнатная температура (25°C)

Диапазон температуры плавления

1390 - 1425°C

-

Коэффициент теплового расширения

12,3 × 10⁻⁶/°C

20 - 100°C; 15,8 × 10⁻⁶/°C (20 - 700°C)

Теплопроводность

11,4 В/(м·К)

100°C; 19,8 Вт/(м·К) (700°C)

Электрическое сопротивление

1.22 × 10⁻⁶ Ω·m

комнатная температура (25°C); 1,48 × 10⁻⁶ Ω·м (700°C)

Модуль упругости

204 GPa

Комнатная температура (растяжение); 165 GPa (700°C)

Ratio Пуассона

0.30

Комнатная температура

Температура Кюри

≈ -196°C

Ниже этой температуры сплав слабо ферромагнитен (не имеет значения для большинства температур применения).

Прочность разрыва напряжений

280 МПа

10:00 при 650°C; 120 МПа (1000 часов при 700°C)

Твёрдость (после затвердевания от осадков)

30 - 35 HRC

Комнатная температура (типичная для батончиков/тарелок); 28 - 32 HRC (для проволоки/фольги)

3. Производственный процесс (адаптирован для многоформных продуктов и затвердевания осадками)

Производство сплава X750 требует точного контроля химии и термической обработки для оптимизации упрочнения при осадках, а также специфической обработки для обеспечения точности размеров. Ниже представлен унифицированный производственный фреймворк с ключевыми оптимизациями:

3.1 Плавка и литье сырья (основа для затвердевания осадков)

Плавка: Сырье высокой чистоты (никель, хром, титан и др.) плавится вакуумно-индукционным плавлением (VIM), а затем вакуумным дуговым переплавкой (VAR). Этот двойственный процесс устраняет газообразные примеси (O₂ < 30 ppm, N₂ < 50 ppm) and ensures uniform distribution of titanium and aluminum—critical for consistent γ′ precipitate formation.

Литье: Расплавленный сплав отливают в:

Слитки (600–2500 кг) для прутьев, стержней и ковочного материала.

Плиты (толщиной 12–50 мм) для пластин, листов и полосок.

Цветки (диаметром 100–300 мм) для труб и труб.

Все литые формы проходят гомогенизацию при 1120–1180°C в течение 6–8 часов для устранения химической сегрегации и подготовки микроструктуры к последующей обработке.

3.2 Обработка горячей и холодной обработки, специфичная для формы

3.2.1 Стержни (круглые/плоские), стержни и ковочный приклад

Горячая ковка: слитки подвергаются горячей ковке при температуре 1050–1150°C с использованием гидравлических прессов для формирования круглых прутков (диаметр: 10–350 мм) или плоских прутков (толщина: 5–100 мм, ширина: 20–400 мм). Ковочный материал формируется в компоненты, близкие к чистой форме (например, лопасти турбины, корпуса клапанов) с помощью закрытой ковки с контролируемым охлаждением для предотвращения преждевременного осадка.

Горячая прокатка: Меньшие стержни (диаметр: 5–25 мм) производятся горячим прокатом при 1000–1100°C, а затем воздушным охлаждением.

Холодная отделка: Прецизионные стержни проходят холодное протяжение (круглые прутки) или холодное прокатывание (плоские прутки) для достижения плотных допусков (±0,04 мм), затем проходят отжиг в растворе (1090 - 1120°C в течение 30–60 минут, закалённый водой) для растворения существующих осадков — подготовки к последующему закалке осадками.

3.2.2 Пластины, листы, полоски и фольга

Горячая прокатка: плиты горячей прокатывают при температуре 1000–1100°C в пластины (толщина: 4–120 мм) или в рулоны (для листов/полосок). Промежуточное отжиг в растворе (1080 - 1110°C, закалённый водой) выполняется для поддержания пластичности во время прокатки.

Холодная прокатка: листы (толщина: 0,4 - 5 мм) и полосы (толщина: 0,1 - 1 мм, ширина: 10 - 300 мм) проходят в несколько проходов. Фольга (толщина: 0,01 - 0,1 мм) требует ультратонкого холодного прокатки с частым отжигом промежуточного раствора (1060 - 1090°C), чтобы избежать упрочнения работы — что критически важно для сохранения гибкости в тонких калибрах.

Коррекция плоскости: пластины и листы проходят роликовую выравнивание для достижения плоскости ≤ 0,1 мм/м, что необходимо для сборки аэрокосмических компонентов.

3.2.3 Трубы и трубы

Бесшовные трубки: Блюмы экструдируются при 1080–1150°C в заготовки трубок (внешний диаметр: 20–200 мм, внутренний диаметр: 10–180 мм), затем пробиваются по методу Маннесмана для создания бесшовных труб. Холодное протяжение (для прецизионных труб) уточняет размеры до внешнего диаметра: 6 - 180 мм, толщины стенки: 0,5 - 25 мм, затем отжиг в растворе (1090 - 1120°C, закалка водой).

Сварные трубы/трубы: для труб большого диаметра (внешний диаметр > 200 мм) сплавная полоса X750 формируется в цилиндр и сваривается методом TIG. Отжиг после сварки раствором (1100–1130°C, закалённый водой) обеспечивает соответствие зоны сварки микроструктуре основного металла, обеспечивая равномерное затвердевание при осадках.

3.2.4 Провод и лента

Производство проволоки: Блум горячо катается в стержни (диаметр: 6–15 мм) при температуре 1000–1100°C. Стержни проходят холодным протяжением через алмазные штампы в конечный диаметр проволоки (0,1–6 мм) с промежуточным отжигом раствора (1060–1090°C, 20–40 минут) для поддержания пластичности. Этот этап критически важен для плавной подачи проволоки при сварке или производстве пружин.

Производство ленточки: Проволочные стержни или тонкие плоские приклады проходят холодным прокатом в ленту (толщина: 0,05–0.6 мм, ширина: 1–60 мм), с поверхностной полировкой (Ra ≤ 0.2 мкм) для обеспечения равномерности для применений, таких как электрические контакты.

3.3 Закалка при осадках (ключевой шаг для повышения силы)

Все изделия из сплава X750 проходят двухступенчатый процесс закалки осадками для образования γ′ осаждения и достижения целевой прочности:

Шаг 1 (Стабилизация): Нагрев до 885–900°C в течение 2–4 часов, затем воздушное охлаждение. Этот этап контролирует рост зерен и начинает формирование первоначального осадка.

Шаг 2 (Выдержка): Нагрев до 700–730°C в течение 16–24 часов, затем воздушное охлаждение. Этот этап способствует формированию мелко, равномерно распределённых γ′ осадков, максимизируя прочность на растяжение и устойчивость ползучести.

Примечание: для фольги или тонкой проволоки время выдержки сокращается до 12–18 часов, чтобы избежать чрезмерного затвердевания и сохранить гибкость.

3.4 Отделка поверхностей и инспекция качества

Обработка поверхности:

Стержни/стержни: шлифовка (Ra ≤ 0,6 мкм) или полировка (Ra ≤ 0,2 мкм для аэрокосмического класса) для удаления накиски и дефектов.

Пластины/листы: Маринование (раствор азотно-фториевой кислоты) для удаления оксидных слоёв; Пассивация (обработка хроматом) для повышения коррозионной устойчивости в морских или химических условиях.

Трубки/трубы: внутренняя шлифовка (для применения с высоким расходом) и внешняя полировка для снижения трения; Сварные трубы проходят шлифовку сварной бусиной для получения гладких поверхностей.

Проволока/фольга: Электрохимическая очистка для удаления смазочных материалов, обеспечивающая чистоту поверхности для сварки или тонкоплёночных применений.

Контроль качества:

Химический анализ: Оптическая эмиссионная спектроскопия (OES) для подтверждения содержания титана, алюминия и ниобия — критично для осадкового затвердевания.

Механические испытания: прочность на растяжение (≥1100 МПа после выстарения), предел текучести (≥850 МПа после старения) и удлинение (≥15% после выстарения) для проверки баланса прочности и пластичности.

Инспекция осадка: Пропускная электронная микроскопия (TEM) для подтверждения размера осадка (5 - 10 нм) γ и его распределения.

Неразрушающее испытание: ультразвуковое испытание (для прутьев/пластин/трубок) для выявления внутренних дефектов; испытания вихревых токов (для провода/фольги) на поверхностные дефекты; Испытания под давлением (для труб) при проектном давлении 1,5×.

4. Применение продукции (по форме и отрасли)

Сочетание прочности, закалённой осадками, коррозионной устойчивости и универсальности формы, сплава X750 делает его идеальным для применений, требующих высокой производительности при термических и механических нагрузках. Ключевые приложения организованы по форме продукта:

4.1 Стержни (круглые/плоские), стержни и ковочный приклад

Аэрокосмическая и оборонная промышленность:

Круглые балки: Изготовлены в лопасти турбин авиационных двигателей, компрессорные диски и камеры тяги ракетного двигателя (сопротивление 650–730°C и циклическое механическое напряжение).

Ковочный приклад: ковался в компоненты системы наведения ракет и конструкционные компоненты спутников (высокое соотношение прочности к весу и коррозионная устойчивость в космических условиях).

Генерация энергии: стержни обработаны в обшивку стержней управления ядерным реактором (устойчивы к высокотемпературной коррозии охлаждающей жидкости и радиационному повреждению).

Промышленное оборудование: плоские балки, изготовленные в высокотемпературные клапанные стержни и насосные валы для химических предприятий (устойчивые к кислотным средам и работа при температуре 500–600°C).

4.2 Пластины, листы, полоски и фольга

Аэрокосмическая промышленность:

Пластины: используются для изготовления корпусов авиационных двигателей и теплообменников (выдерживают 600–700°C и циклы давления).

Листы: формируются в компоненты выхлопной системы военных самолётов (устойчивы к тепловой усталости и коррозии от солёной воды).

Морская инженерия: Ленты, приваренные к конструктивным элементам оффшорной платформы (устойчивы к коррозии морской воды и внутреннему нагреву при температуре при температуре до 500°C).

Электроника: фольга (толщиной 0,02–0,05 мм), используемая в качестве высокотемпературных электрических контактов в оборудовании для производства полупроводников (работает при 450–550°C).

4.3 Трубы и трубы

Энергия:

Бесшовные трубки: используются как трубки перегрева котлов на электростанциях на ископаемом топливе (устойчивы к коррозии дымовых газов при 650–700°C и деформации ползучих газов).

Трубы: Транспортируют высокотемпературное охлаждающее средство в атомных электростанциях (низкая поглощённость нейтронов и устойчивость к буровой воде).

Химическая переработка: сварные трубы для транспортировки расплавленных солей на солнечных тепловых электростанциях (устойчивы к коррозии от солей при 550–650°C).

4.4 Проволока и лента

Аэрокосмическая промышленность: проволока диаметром 0,3–1,0 мм), используемая в качестве пружин в шасси самолётов (высокая усталостность и коррозионность) и как термопарные оболочки для мониторинга температуры двигателя.

Промышленный: лента, формованая в нагревательные спирали для высокотемпературных печей (используются при термообработке металлов, работают при температуре от 600 до 700°C).

Медицинские устройства: тонкая проволока (диаметром 0,1–0,2 мм) для хирургических инструментов и имплантируемых устройств (биосовместимые и коррозионно-устойчивые в биологических жидкостях).

Заключение

Сплав X750 (проволока Inconel X750, UNS N07752) — это высокопроизводительный суперсплав, закалывающий осадками, отличающийся исключительной прочностью, устойчивостью к коррозии и адаптивностью к различным формам продукции. От тяжёлого ковка для аэрокосмических турбин до ультратонкой фольги для электроники — она отвечает требованиям отраслей, где производительность при совместном тепловом и механическом напряжении критически важна. Строгие производственные меры — особенно в области осадкового упрочнения — обеспечивают одинаковое качество во всех сферах. Для индивидуальных требований, таких как сверхточная проволока (до 0,05 мм в диаметре), бесшовные трубы большого диаметра (до 400 мм) или индивидуальные обработки старения под конкретные требования прочности, существуют специализированные производственные процессы, соответствующие уникальным задачам применения.

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 паллетированных жидких контейнеров объемом 833 галлона. Специальный пакет доступен по запросу.