Суперсплавы на базе никеля или никеля с железом в течение многих лет применяются при изготовлении деталей газовых турбин. Здесь весьма ценной является их способность при высоких температурах сохранять почти неизменной ту термостойкость, которой они обладают при комнатной температуре, а это имеет большое значение в условиях работы с преобладанием факторов, обусловливающих накопление усталости. Суперсплавы на базе никеля можно применять при температуре до 1100 °С, на базе никеля с железом — до 700 °С. В то же время указанное достоинство сочетается с затруднениями при ковке, прокатке и обработке резанием.
Химический состав наиболее известных суперсплавов приведен в таблице. Они имеют устойчивую аустенитную матрицу, упрочненную формированием когерентной кристаллизационной интерметаллической фазы. Микроструктура суперсплавов исключительно стабильна и не подвержена изменениям под воздействием нагревания и охлаждения. Несколько худшие характеристики суперсплавов на базе никеля с железом при высоких температурах объясняются именно присутствием железа.
|
|
Химический состав суперсплавов | ||||
Компонент | Наименование суперсплава и содержание компонентов, % | |||
Waspaloy | Astroloy | Inco 718 | Inco 901 | |
Никель | 58,3 | 55,1 | 53,0 | 42,5 |
Железо | Следы | Следы | 18,5 | 36,0 |
Хром | 19,5 | 15,0 | 18,6 | 12,5 |
Кобальт | 13,5 | 17,0 | Следы | Следы |
Молибден | 4,3 | 5,2 | 3,1 | 5,7 |
Алюминий | 1,3 | 4,0 | 0,4 | 0,2 |
Титан | 3,0 | 3,5 | 0,9 | 2,8 |
Углерод | 0,08 | 0,06 | 0,04 | 0,05 |
Бор | 0,006 | 0,03 | Следы | 0,015 |
Ниобий | Следы | Следы | 5,0 | Следы |
В настоящее время проводится технико-экономический анализ применимости суперсплавов в железнодорожной промышленности, в том числе для изготовления колес подвижного состава с увеличенным сроком службы. Первые результаты анализа подтвердили возможность получения определенных выгод за счет практически полного устранения вероятности возникновения ползунов и мартенситных превращений в зонах, подверженных интенсивным тепловым воздействиям. Кроме того, ожидается существенное уменьшение темпов износа гребня и поверхности катания колес. Полагают, что, несмотря на возможность изготовления цельнокатаных колес, более целесообразным с экономической точки зрения будет сочетание колесных центров из обычной стали с ободами из суперсплава или даже нанесение покрытий из суперсплава на ободы колес из обычной стали.
Ph. Cassidy. International Railway Journal, 2001, № 12, р. 40 – 41.