Русский

Nimonic 75

Nimonic 75 — никель-хромовый жаропрочный сплав, применяемый для ЧПУ-деталей, требующих стойкости к окислению, механической стабильности и умеренной ползучести при температурах до 1000 °C.

Введение в Nimonic 75

Nimonic 75 — это жаропрочный сплав на основе никеля и хрома, известный своей высокой стойкостью к окислению, умеренной прочностью и выдающейся термической стабильностью при температурах до 1000°C. Изначально разработанный для компонентов газовых турбин, он затем получил широкое распространение в аэрокосмической отрасли, термообработке и атомной промышленности, где необходима надежная механическая работоспособность в высокотемпературных и окислительных средах.

Благодаря сбалансированному составу и относительно низкому уровню упрочняющих добавок по сравнению с другими марками Nimonic, Nimonic 75 легче изготавливать и обрабатывать. Его часто формуют, сваривают и прецизионно доводят с помощью ЧПУ-обработки, чтобы получать детали с жесткими допусками, такие как кронштейны, элементы выхлопных систем, печные узлы и управляющая арматура.

Химические, физические и механические свойства Nimonic 75

Nimonic 75 (UNS N06075 / W.Nr. 2.4951 / ASTM B409, B462) — это сплав, упрочняемый твердым раствором, с простой матрицей Ni-Cr, предназначенный для стойкости к окислению и размерной стабильности в условиях термоциклирования.

Химический состав (типичный)

Элемент	Диапазон содержания (мас.%)	Ключевая функция
Никель (Ni)	Основа (≥76.0)	Базовый элемент для коррозионной стойкости и термической стабильности
Хром (Cr)	18.0–21.0	Обеспечивает стойкость к окислению за счет формирования пленки Cr₂O₃
Железо (Fe)	≤5.0	Остаточный элемент; повышает прочность и экономичность
Титан (Ti)	0.2–0.6	Повышает ползучесть и длительную прочность при высоких температурах
Марганец (Mn)	≤1.0	Улучшает горячую деформируемость
Кремний (Si)	≤1.0	Способствует стойкости к окислению
Углерод (C)	≤0.08	Контролирует выделение карбидов и свойства ползучести
Медь (Cu)	≤0.5	Ограничивается для предотвращения горячей хрупкости
Сера (S)	≤0.015	Минимизирует горячие трещины при сварке

Физические свойства

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт/условие испытаний
Плотность	8.37 г/см³	ASTM B311
Диапазон плавления	1345–1380°C	ASTM E1268
Теплопроводность	11.0 Вт/м·К при 100°C	ASTM E1225
Электрическое сопротивление	1.02 µΩ·м при 20°C	ASTM B193
Тепловое расширение	13.4 µм/м·°C (20–1000°C)	ASTM E228
Удельная теплоемкость	430 Дж/кг·К при 20°C	ASTM E1269
Модуль упругости	205 ГПа при 20°C	ASTM E111

Механические свойства (в отожженном состоянии)

Свойство	Значение (типичное)	Стандарт испытаний
Предел прочности при растяжении	760–880 МПа	ASTM E8/E8M
Предел текучести (0.2%)	300–370 МПа	ASTM E8/E8M
Относительное удлинение	≥35%	ASTM E8/E8M
Твердость	150–190 HB	ASTM E10
Длительная прочность при ползучести до разрушения	140 МПа при 800°C (1000 ч)	ASTM E139
Стойкость к окислению	Отличная до 1000°C	ASTM G111

Ключевые характеристики Nimonic 75

Превосходная стойкость к окислению: выдерживает длительное воздействие окислительных атмосфер и термоциклирование до 1000°C.
Хорошая формуемость и свариваемость: легче в обработке, чем дисперсионно-упрочняемые суперсплавы; подходит для сварки и ЧПУ-обработки сложных форм.
Стабильные механические свойства при высоких температурах: сохраняет размерную стабильность и низкие скорости ползучести в деталях, длительно работающих при нагреве.
Коррозионная стойкость в мягких химических средах: устойчив к разбавленным кислотам, соляному туману и атмосферной коррозии.

Проблемы и решения при ЧПУ-обработке Nimonic 75

Проблемы обработки

Наклеп

Склонность сплава быстро упрочняться в процессе резания может повышать износ инструмента и вызывать погрешности по размерам.

Нарост на режущей кромке (BUE)

Прилипание материала заготовки к режущему инструменту при высоком трении ухудшает качество поверхности и снижает стойкость инструмента.

Умеренная теплопроводность

Это приводит к концентрации тепла в зоне контакта «инструмент—деталь», увеличивая риск микросколов и повреждения поверхности.

Оптимизированные стратегии обработки

Выбор инструмента

Параметр	Рекомендация	Обоснование
Материал инструмента	Мелкозернистый твердый сплав (K20–K30) или быстрорежущая сталь (HSS) с покрытием	Сохраняет стабильность режущей кромки при нагреве
Покрытие	AlTiN или TiAlCrN (PVD 3–5 µм)	Повышает термостойкость и снижает образование BUE
Геометрия	Положительный передний угол, притупление кромки 0.03–0.05 мм	Снижает силы резания и улучшает качество поверхности

Режимы резания (в соответствии с ISO 3685)

Операция	Скорость (м/мин)	Подача (мм/об)	Глубина резания (мм)	Давление СОЖ (бар)
Черновая обработка	20–30	0.20–0.25	1.5–2.5	70–100
Чистовая обработка	40–55	0.05–0.10	0.5–1.0	100–150

Поверхностная обработка деталей из Nimonic 75 после механической обработки

Горячее изостатическое прессование (HIP)

HIP устраняет внутреннюю пористость и повышает усталостную и ползучую долговечность литых или AM-деталей.

Термическая обработка

Термическая обработка повышает однородность зерна и механическую стабильность при рабочих температурах выше 800°C.

Сварка жаропрочных сплавов

Сварка жаропрочных сплавов обеспечивает прочные соединения с использованием соответствующих присадочных прутков Nimonic для сборок, устойчивых к давлению и нагреву.

Теплозащитное покрытие (TBC)

Покрытие TBC обеспечивает защиту от высокоскоростных газовых потоков или лучистого тепла в аэрокосмических применениях.

Электроэрозионная обработка (EDM)

EDM позволяет получать высокоточные элементы в упрочненных или труднодоступных зонах без термических деформаций.

Глубокое сверление

Глубокое сверление обеспечивает соосность и чистую поверхность в охлаждающих или гидравлических каналах с отношением L/D выше 15:1.

Испытания и анализ материалов

Испытания материалов включают испытания на растяжение, ползучесть, усталость, химический анализ, оценку микроструктуры и неразрушающий контроль (NDT).