Никелевый сплав Haynes HR-224, сплав Ni–27,5Fe–20Cr–3,8Al, 1

### **Введение в никелевый сплав Haynes® HR-224® (UNS N06224)** ** Haynes® HR-224®** — это никель-хром-железо-алюминиевый сплав, специально разработанный для исключительной работы при высоких температурах в сильно окисляющих средах. Буква «HR», вероятно, расшифровывается как «высокая стойкость», что отражает его превосходные характеристики против окисления и науглероживания. В отличие от многих обычных сплавов на основе никеля, которые полагаются в первую очередь на хром для защиты от окисления, HR-224 содержит значительное количество алюминия (~3,8%)**, что позволяет ему образовывать непрерывный, защитный и самовосстанавливающийся слой оксида алюминия (Al₂O₃) на его поверхности. Эта накипь из оксида алюминия значительно более стабильна и устойчива к разрушению, чем накипь хромии (Cr₂O₃), образованная стандартными сплавами, что позволяет HR-224 надежно работать при температурах до **1260°C (2300°F)**. --- ### **Химический состав (% по массе)** Состав представляет собой сложный баланс стойкости к окислению и микроструктурной стабильности. | Элемент | Минимум | Максимум | Ключевая функция | | :--- | :--- | :--- | :--- | | **Никель (Ni)** | **Баланс** | | Обеспечивает аустенитную матрицу и общую стабильность. | | **Хром (Cr)** | 19.0 | 21.0 | Работает синергетически с Al, образуя прочную многослойную оксидную накипь (Al₂O₃ + Cr₂O₃). | | **Железо (Fe)** | 25,0 | 30.0 | Основной компонент, который помогает контролировать стоимость и вносит свой вклад в матрицу сплава. | | **Алюминий (Al)** | 3.5 | 4.0 | **Ключевой элемент** для формирования защитной, медленно растущей шкалы Al₂O₃. | | **Кобальт (Co)** | - | 2.0 | Побочный элемент. | | **Марганец (Mn)** | - | 0.50 | - | | **Кремний (Si)** | - | 0.20 | Поддерживается на низком уровне для предотвращения образования фаз с низкой температурой плавления. | | **Углерод (C)** | - | 0.03 | Поддерживается на очень низком уровне для предотвращения образования карбида и повышения стойкости к окислению. | | **Лантан (La)** | 0,005 | 0,1 | «Реакционноспособный элемент», который значительно улучшает адгезию и стойкость к растрескиванию оксидной накипи. | | **Сера (S)** | - | 0,005 | Поддерживается на экстремально низком уровне для улучшения обрабатываемости в горячем состоянии и адгезии к накипи. | Ключевое отличие:*** Система **Ni-Fe-Cr-Al** с **легированием лантаном** является краеугольным камнем ее непревзойденной стойкости к окислению. --- ### **Физические свойства (типовые)** ** Плотность:** 7,98 г/см³ (0,288 фунта/дюйм³) * **Диапазон плавления:** ~1350 - 1410 °C (~2460 - 2570 °F) * ** Коэффициент теплового расширения: ** 14,5 мкм/м·°C (20-1000°C) * **Теплопроводность:** ~18,0 Вт/м·К при 100°C * **Модуль упругости (модуль Юнга):** ~200 ГПа (29 x 10⁶ фунтов на квадратный дюйм) при 21°C --- ### **Механические свойства (типичные при комнатной температуре, отожженные)** * **Прочность на разрыв:** ≥ 690 МПа (100 фунтов на квадратный дюйм) * **Предел текучести (смещение 0,2%):** ≥ 310 МПа (45 фунтов на квадратный дюйм) ***Удлинение:** ≥ 40% Прочность при высоких температурах:*** Несмотря на умеренную прочность при комнатной температуре, HR-224 сохраняет полезную прочность при высоких температурах и демонстрирует отличную устойчивость к термической усталости и ползучести, что имеет решающее значение для циклических применений. --- ### **Основные характеристики и применение продукта** #### **Ключевые характеристики:** 1. **Исключительная стойкость к окислению:** Его основным преимуществом является выдающаяся стойкость к окислению, значительно превосходящая стандартные хромообразующие сплавы, такие как Alloy 600 или 601, при температурах выше 1000°C (1800°F). 2. ** Отличная стойкость к цементации и азотированию: ** Стабильная накипь из оксида алюминия действует как эффективный барьер против попадания углерода и азота, что делает ее пригодной для цементации в атмосфере. 3. **Хорошая микроструктурная стабильность:** Устойчив к образованию вредных интерметаллических фаз, которые могут охрупчивать сплав при длительном воздействии. 4. **Хорошая технологичность:** Он может быть изготовлен с использованием стандартных методов горячей и холодной обработки, хотя его высокое содержание алюминия требует определенных сварочных процедур, часто с использованием присадочного металла соответствующего состава. #### **Основные области применения:** HR-224 предназначен для работы в самых требовательных высокотемпературных, окисляющих промышленных средах. * **Промышленность термообработки:** * ** Излучающие трубы, муфели и реторты: ** Для цементации, нейтральной закалки и угленитрования печей. * ** Печные ролики и ремни: ** Для линий непрерывной термообработки. * ** Лотки и корзины для приспособлений: ** Для хранения компонентов во время высокотемпературной обработки. * ** Нефтехимическая переработка:** * Компоненты в установках высокотемпературного риформинга и печах крекинга. ***Аэрокосмический:** * Некоторые компоненты двигателя требуют длительной стойкости к окислению. * ** Промышленные газовые турбины:** * Компоненты системы сгорания подвергаются воздействию высоких температур. --- ### **Международные стандарты** Поскольку это специализированный, запатентованный сплав, его стандартизация специфична. Она признана под обозначением Унифицированной системы нумерации (UNS) и подпадает под спецификации ASTM. | Форма продукта | Стандарт | Обозначение | Примечания | | :--- | :--- | :--- | :--- | | **Тарелка, лист, полоса** | ASTM B844 | УНС N06224 | Стандартное руководство для сплавов никель-хром-молибден-железо для работы в коррозионных условиях. (HR-224 часто поставляется в соответствии с требованиями этого стандарта по химии). | | **Стержень и проволока** | *Клиент/Проприетарная спецификация* | УНС N06224 | Обычно поставляется в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика на основе стандарта производителя. | | **Сварочные материалы** | AWS A5.14 / A5.11 | **ERNiFeCr-Al** (предложен) | Для процессов GTAW и SMAW доступны присадочные металлы соответствующего состава для поддержания стойкости к окислению сварного шва. | ** "Haynes" и "HR-224" являются зарегистрированными торговыми марками **Haynes International, Inc. ** Этот сплав представляет собой специализированное решение для экстремальных температур. Для любого критически важного применения настоятельно рекомендуется проконсультироваться с производителем и провести испытания в реальных условиях эксплуатации.

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 3261 галлонов для жидкости на поддонах.