Nadslitina IN738LC

IN738LC je důležitá superslitina na bázi Ni, která se široce používá k výrobě součástí horké části v motorech plynových turbín. Má vynikající vysokoteplotní mechanické vlastnosti v kombinaci s dobrou zpracovatelností.

Tato příručka poskytuje podrobný přehled o slitině IN738LC včetně jejího složení, vlastností, zpracování, aplikací, výhod, omezení, dodavatelů a srovnání s alternativními superslitinami.

Úvod do IN738LC Nadslitina

IN738LC je precipitačně kalitelná superslitina na bázi niklu s následujícími klíčovými vlastnostmi:

• Vynikající pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení
• Dobrá odolnost proti tepelné únavě a oxidaci
• Zachovává si vlastnosti až do ~1100 °C
• Složení optimalizované pro zpracovatelnost
• Všestranné použití v plynových turbínách
• K dispozici jako plech, deska, tyč a kované díly
• Lze svařovat vhodnými technikami

Díky svým vyváženým vlastnostem je IN738LC vhodný pro širokou škálu komponent plynových turbín pracujících v náročných podmínkách.

Chemické složení IN738LC

Jmenovité chemické složení IN738LC je:

IN738LC Chemické složení

Živel	Hmotnost %
Nikl	Bal.
Chrom	16.0
Kobalt	8.5
Hliník	3.4
Titan	3.4
Tantal	1.7
Uhlík	0.11
Bór	0.001

• Nikl poskytuje matrici a zlepšuje tažnost.
• Chrom pro odolnost proti korozi za tepla a oxidaci
• Žáruvzdorné prvky jako Ta, Ti, W pro zpevnění
• Uhlík/bor pro zpevnění hranic zrn
• Optimalizované složení pro svařitelnost

Vyvážená konstrukce slitiny poskytuje kombinaci pevnosti při vysokých teplotách, tažnosti a zpracovatelnosti.

Fyzikální a mechanické vlastnosti IN738LC

Fyzikální vlastnosti

• Hustota: 8,19 g/cm3
• Rozsah tání: 1315-1370°C
• Tepelná vodivost: 11 W/mK
• Modul pružnosti: 205 GPa
• Elektrický odpor: 125 μΩ-cm

Mechanické vlastnosti při pokojové teplotě

• Pevnost v tahu: 1035 MPa
• 0.2% Mez kluzu: 965 MPa
• Prodloužení: 22%
• Únavová pevnost: 590 MPa

Mechanické vlastnosti při vysokých teplotách

• Pevnost v tahu:
  • 750 MPa při 704 °C
  • 255 MPa při 982 °C
• Pevnost při protržení:
  • 240 MPa při 760 °C (100 hodin)
  • 170 MPa při 982 °C (100 hodin)

Díky těmto vlastnostem je vhodný pro dlouhodobý provoz až do ~ 9500C s odpovídajícími konstrukčními rezervami.

Klíčové aplikace superslitiny IN738LC

IN738LC nachází uplatnění v:

• Díly horké části plynových turbín:
  • Vložky spalovacího prostoru
  • Přechodové kanály
  • Turbínové trysky
  • Lopatky a lopatky turbín stupně 1 a 2
• Spalovací komory raketových motorů
• Přípravky pro tepelné zpracování
• Jaderné palivové tyče
• Komponenty pro chemický průmysl

Díky své všestrannosti je použitelný v několika kritických vysokoteplotních aplikacích v náročných prostředích.

Výroba a zpracování IN738LC

Mezi důležité výrobní aspekty modelu IN738LC patří:

Tání

• Vakuové indukční tavení a vakuové obloukové přetavování
• Zajišťuje chemickou homogenitu

Tvorba

• Práce za tepla při teplotách nad 1150 °C
• Obrábění plechů a fólií za studena

Tepelné zpracování

• Úprava roztokem - 1120 °C, rychlé chlazení
• Srážkové kalení - 845 °C, 24 hodin, chlazení vzduchem

Připojení k

• Pájení elektronovým paprskem a vakuové pájení
• Tavné svařování s použitím odpovídajících přídavných slitin

Nátěry

• Difúzní hlinitanové a překryvné povlaky
• Tepelně bariérové nátěry

Kontrola tavení, zpracování za tepla, tepelného zpracování, spojování a povlakování je rozhodující pro dosažení optimálních vlastností.

Proč si vybrat superslitinu IN738LC?

Některé klíčové výhody IN738LC:

• Vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách
• Zachovává si pevnost a odolnost proti tečení až do ~1100 °C
• Dobrá odolnost proti tepelné únavě a oxidaci
• Lepší flexibilita zpracování ve srovnání s jinými Ni-superslitinami
• Možnost tavného svařování pro výrobu složitých dílů
• K dispozici jako plech, deska, tyč a výkovek
• Cenově výhodné ve srovnání se současnými slitinami
• Zavedené metody zpracování a dostupné údaje
• Schváleno pro kritické součásti motoru

Díky vyváženým vlastnostem a zpracovatelnosti je IN738LC ideální volbou pro mnoho součástí horké části plynových turbín.

Omezení použití superslitiny IN738LC

Při používání IN738LC je třeba vzít v úvahu některá omezení:

• nižší pevnost při vysokých teplotách než u nejnovějších monokrystalických slitin
• Nevhodné pro části turbín s velmi vysokou teplotou
• Náchylné k deformačnímu praskání během tváření
• Vyžaduje pečlivě kontrolované tepelné zpracování
• Nižší oxidační odolnost než u slitin s Nb
• Svařitelnost není tak dobrá jako u IN718
• Při tváření mohou vznikat zbytková napětí

IN738LC nemusí být vhodný pro velmi náročné prostředí. Klíčem ke zmírnění omezení je správný návrh a zpracování.

IN738LC Dodavatelé superslitin

Mezi přední dodavatele slitin IN738LC patří:

• Special Metals Corporation
• Allegheny Technologies
• Haynes International
• Tesařská technologie
• Technologie materiálů Sandvik
• Precision Castparts Corp.

IN738LC je k dispozici jako:

• Plech / deska
• Bar
• Kovací materiál
• Drát
• Spotřební materiál pro svařování

Nabízíme různé formy výrobků, které vyhovují různým výrobním požadavkům.

Náklady na superslitinu IN738LC

IN738LC Ukazatele nákladů

• List: $90-110/kg
• Tyč: $100-120/kg
• Zásoba výkovků: $110-130/kg
• Náklady závisí na velikosti, množství, dodavateli a nákladech na suroviny.
• Obecně 10-15% ekonomičtější než současné Ni-slitiny
• Vyžaduje vysokou čistotu surovin, což zvyšuje náklady

IN738LC poskytuje cenově výhodný výkon pro mnoho aplikací plynových turbín. Dlouhodobé smlouvy mohou zajistit stabilní ceny.

Srovnání IN738LC s alternativními superslitinami

Srovnání s IN718

• IN738LC má vyšší teplotní odolnost
• Lepší vlastnosti při tečení a tepelné únavě
• Snížené problémy s tvářením oproti IN718
• IN718 nabízí lepší svařitelnost

Srovnání s IN713C

• IN738LC má vyšší pevnost v tahu a pevnost při tečení
• Zlepšená stabilita fáze
• Nižší koeficient roztažnosti než IN713C
• IN713C nabízí lepší zpracovatelnost

Srovnání se současnými slitinami Ni

• Pokročilé slitiny jako Renes N5, CMSX-4 nabízejí vyšší teplotní pevnost.
• Mají však také horší vyrobitelnost a vyšší náklady.
• IN738LC poskytuje cenově výhodnou kombinaci vlastností

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaké jsou hlavní aplikace slitiny IN738LC?

Odpověď: Hlavní aplikace jsou díly horké části plynových turbín, jako jsou spalovací motory, přechodové kanály, trysky, lopatky turbín a lopatky. Používá se také v raketových motorech a jaderných palivových tyčích.

Otázka: Jaké jsou klíčové vlastnosti IN738LC?

Odpověď: Má vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách až do 1100 °C, dobrou odolnost proti únavě a oxidaci, vysokou pevnost a lepší zpracovatelnost než ostatní Ni-slitiny.

Otázka: Jaké tepelné zpracování se používá pro IN738LC?

A: Úprava roztokem při 1120 °C a následné srážecí vytvrzování při 845 °C/24 hodin. Pro dosažení požadovaných vlastností je rozhodující řízené tepelné zpracování.

Otázka: Jak se IN738LC svařuje?

Odpověď: Běžně se používá pájení elektronovým paprskem a vakuové pájení. Tavné svařování lze také provádět pomocí odpovídajících přídavných slitin a pečlivě kontrolovaných postupů.

Otázka: Jaké jsou alternativy k IN738LC?

Odpověď: Mezi alternativy patří IN718, IN713C a pokročilé slitiny niklu, jako je Renes N5, CMSX. Každá z nich má oproti IN738LC relativní výhody a nevýhody.

Otázka: Potřebuje IN738LC nátěry?

Odpověď: Lze použít difuzní hliníkové nebo překryvné povlaky. Tepelně bariérové povlaky jsou výhodné pro součásti turbín. Povlaky zvyšují odolnost proti oxidaci a korozi.

Otázka: Jaká opatření jsou nutná při obrábění materiálu IN738LC?

Odpověď: Vyžaduje vysoké řezné rychlosti s ostrými nástroji, aby nedocházelo ke kalení. Nezbytné je vydatné chlazení. Obrábění může vyvolat zbytková napětí, která vyžadují odlehčovací tepelné zpracování.

Otázka: Kde se IN738LC používá v plynových turbínách?

Odpověď: Je široce používán pro spalovací vložky, přechodové kanály, trysky, lopatky turbín 1. a 2. stupně a lopatky v horkých sekcích.

Otázka: V jakých formách je IN738LC k dispozici?

Odpověď: Mezi běžné formy výrobků patří plechy, desky, tyče, výkovky a dráty. K výrobě dílů z horkých profilů se používají různé formy na základě požadavků.

znát více procesů 3D tisku