Nadstop IN738LC

IN738LC to ważny nadstop na bazie niklu, szeroko stosowany do produkcji elementów sekcji gorących w silnikach turbin gazowych. Charakteryzuje się on doskonałymi właściwościami mechanicznymi w wysokich temperaturach w połączeniu z dobrą przetwarzalnością.

Niniejszy przewodnik zawiera szczegółowy przegląd IN738LC, w tym jego skład, właściwości, przetwarzanie, zastosowania, zalety, ograniczenia, dostawców i porównania z alternatywnymi nadstopami.

Wprowadzenie do IN738LC Superstop

IN738LC to utwardzany wydzieleniowo nadstop na bazie niklu o następujących kluczowych właściwościach:

• Doskonała wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na pełzanie
• Dobra odporność na zmęczenie cieplne i utlenianie
• Zachowuje właściwości do ~1100°C
• Skład zoptymalizowany pod kątem przetwarzalności
• Wszechstronne zastosowania w turbinach gazowych
• Dostępne jako blachy, płyty, pręty i części kute
• Możliwość spawania przy użyciu odpowiednich technik

Jego zrównoważone właściwości sprawiają, że IN738LC nadaje się do szerokiej gamy komponentów turbin gazowych pracujących w wymagających warunkach.

Skład chemiczny IN738LC

Nominalny skład chemiczny IN738LC to:

IN738LC Skład chemiczny

• Nikiel zapewnia matrycę i poprawia plastyczność
• Chrom zapewniający odporność na korozję na gorąco i utlenianie
• Elementy ogniotrwałe, takie jak Ta, Ti, W dla wzmocnienia
• Węgiel/boron do wzmacniania granic ziaren
• Zoptymalizowany skład pod kątem spawalności

Zrównoważona konstrukcja stopu zapewnia połączenie wytrzymałości na wysokie temperatury, plastyczności i podatności na obróbkę.

Właściwości fizyczne i mechaniczne IN738LC

Właściwości fizyczne

• Gęstość: 8,19 g/cm3
• Zakres topnienia: 1315-1370°C
• Przewodność cieplna: 11 W/m-K
• Moduł sprężystości: 205 GPa
• Rezystywność elektryczna: 125 μΩ-cm

Właściwości mechaniczne w temperaturze pokojowej

• Wytrzymałość na rozciąganie: 1035 MPa
• 0.2% Granica plastyczności: 965 MPa
• Wydłużenie: 22%
• Wytrzymałość zmęczeniowa: 590 MPa

Właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach

• Wytrzymałość na rozciąganie:
  • 750 MPa przy 704°C
  • 255 MPa przy 982°C
• Wytrzymałość na zerwanie:
  • 240 MPa przy 760°C (100 godzin)
  • 170 MPa przy 982°C (100 godzin)

Właściwości te sprawiają, że nadaje się on do długotrwałej pracy w temperaturze do ~9500C z odpowiednimi marginesami projektowymi.

Kluczowe zastosowania nadstopu IN738LC

IN738LC znajduje zastosowanie w:

• Części gorącej sekcji turbiny gazowej:
  • Wykładziny komory spalania
  • Kanały przejściowe
  • Dysze turbinowe
  • Łopatki i łopatki turbin Stage 1 i 2
• Komory spalania silników rakietowych
• Oprzyrządowanie do obróbki cieplnej
• Jądrowe pręty paliwowe
• Komponenty dla przemysłu chemicznego

Jego wszechstronność sprawia, że jest przydatny w wielu krytycznych zastosowaniach wysokotemperaturowych w wymagających środowiskach.

Produkcja i przetwarzanie IN738LC

Ważne aspekty produkcyjne dla IN738LC obejmują:

Topienie

• Próżniowe topienie indukcyjne i próżniowe przetapianie łukowe
• Zapewnia jednorodność chemiczną

Formowanie

• Praca na gorąco w temperaturze powyżej 1150°C
• Obróbka na zimno blach i folii

Obróbka cieplna

• Obróbka roztworu - 1120°C, szybkie chłodzenie
• Utwardzanie wydzieleniowe - 845°C, 24 godziny, chłodzenie powietrzem

Łączenie

• Wiązka elektronów i lutowanie próżniowe
• Spawanie przy użyciu odpowiednich stopów wypełniających

Powłoki

• Glinki dyfuzyjne i powłoki nakładkowe
• Powłoki z barierą termiczną

Kontrola topienia, obróbki na gorąco, obróbki cieplnej, łączenia i powlekania ma kluczowe znaczenie dla uzyskania optymalnych właściwości.

Dlaczego warto wybrać superstop IN738LC?

Niektóre kluczowe zalety IN738LC:

• Doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach
• Zachowuje wytrzymałość i odporność na pełzanie do ~1100°C
• Dobra odporność na zmęczenie cieplne i utlenianie
• Większa elastyczność przetwarzania w porównaniu z innymi nadstopami niklu
• Może być spawany do produkcji złożonych części
• Dostępne jako blachy, płyty, pręty i odkuwki
• Opłacalność w porównaniu ze współczesnymi stopami
• Ustalone metody przetwarzania i dostępne dane
• Zatwierdzony dla krytycznych komponentów silnika

Zrównoważone właściwości i przetwarzalność IN738LC sprawiają, że jest to idealny wybór dla wielu elementów gorących sekcji turbin gazowych.

Ograniczenia w stosowaniu nadstopu IN738LC

Podczas korzystania z IN738LC należy wziąć pod uwagę pewne ograniczenia:

• Niższa wytrzymałość w wysokich temperaturach niż w przypadku najnowszych stopów monokrystalicznych
• Nie nadaje się do części turbin pracujących w bardzo wysokich temperaturach
• Podatność na pękanie pod wpływem starzenia podczas formowania
• Wymaga starannie kontrolowanej obróbki cieplnej
• Niższa odporność na utlenianie niż w przypadku stopów zawierających Nb
• Spawalność nie tak dobra jak IN718
• Formowanie może wywoływać naprężenia szczątkowe

IN738LC może nie być odpowiedni dla bardzo wymagających środowisk. Odpowiednie zaprojektowanie i przetworzenie jest kluczem do złagodzenia ograniczeń.

IN738LC Dostawcy nadstopów

Do wiodących dostawców stopów IN738LC należą:

• Special Metals Corporation
• Allegheny Technologies
• Haynes International
• Technologia Carpenter
• Sandvik Materials Technology
• Precision Castparts Corp.

IN738LC jest dostępny jako:

• Arkusz / płyta
• Bar
• Materiał do kucia
• Drut
• Materiały spawalnicze

Oferowane są różne formy produktów dostosowane do różnych wymagań produkcyjnych.

Koszty superstopu IN738LC

IN738LC Wskaźniki kosztów

• Arkusz: $90-110/kg
• Bar: $100-120/kg
• Materiał do kucia: $110-130/kg
• Koszty zależą od rozmiaru, ilości, dostawcy i kosztów surowców.
• Generalnie 10-15% jest bardziej ekonomiczny niż współczesne stopy niklu
• Wymaga surowców o wysokiej czystości, co zwiększa koszty

IN738LC zapewnia ekonomiczną wydajność w wielu zastosowaniach związanych z turbinami gazowymi. Długoterminowe umowy mogą zapewnić stabilne ceny.

Porównanie IN738LC z alternatywnymi superstopami

Porównanie z IN718

• IN738LC ma wyższą odporność na temperaturę
• Lepsze właściwości w zakresie pełzania i zmęczenia cieplnego
• Mniejsze problemy z formowaniem w porównaniu do IN718
• IN718 oferuje lepszą spawalność

Porównanie z IN713C

• IN738LC ma wyższą wytrzymałość na rozciąganie i pełzanie
• Poprawiona stabilność fazowa
• Niższy współczynnik rozszerzalności niż IN713C
• IN713C oferuje lepszą podatność na obróbkę

Porównanie ze współczesnymi stopami niklu

• Zaawansowane stopy, takie jak Renes N5, CMSX-4 oferują wyższą wytrzymałość temperaturową
• Są one jednak również mniej podatne na obróbkę i droższe
• IN738LC zapewnia ekonomiczne połączenie właściwości

Najczęściej zadawane pytania

P: Jakie są główne zastosowania stopu IN738LC?

O: Główne zastosowania to części gorących sekcji turbin gazowych, takie jak komory spalania, kanały przejściowe, dysze, łopatki turbin. Jest on również stosowany w silnikach rakietowych i jądrowych prętach paliwowych.

P: Jakie są kluczowe właściwości IN738LC?

O: Ma doskonałe właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach do 1100°C, dobrą odporność na zmęczenie i utlenianie, wysoką wytrzymałość i lepszą podatność na obróbkę niż inne nadstopy niklu.

P: Jaka obróbka cieplna jest stosowana dla IN738LC?

O: Obróbka w roztworze w temperaturze 1120°C, a następnie utwardzanie wydzieleniowe w temperaturze 845°C/24 godz. Kontrolowana obróbka cieplna ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia wymaganych właściwości.

P: W jaki sposób IN738LC jest spawany?

O: Wiązka elektronów i lutowanie próżniowe są powszechnie stosowane. Spawanie można również wykonać przy użyciu odpowiednich stopów wypełniających i starannie kontrolowanych procesów.

P: Jakie są alternatywy dla IN738LC?

O: Alternatywy obejmują IN718, IN713C i zaawansowane stopy niklu, takie jak Renes N5, CMSX. Każdy z nich ma swoje wady i zalety w porównaniu do IN738LC.

P: Czy IN738LC wymaga powłok?

O: Można stosować glinki dyfuzyjne lub powłoki nakładkowe. Powłoki z barierą termiczną są korzystne dla elementów turbiny. Powłoki zwiększają odporność na utlenianie i korozję.

P: Jakie środki ostrożności są wymagane podczas obróbki IN738LC?

O: Wymaga dużych prędkości skrawania i ostrych narzędzi, aby uniknąć efektu utwardzania podczas pracy. Niezbędna jest duża ilość chłodziwa. Obróbka skrawaniem może wywoływać naprężenia szczątkowe wymagające obróbki cieplnej.

P: Gdzie IN738LC jest stosowany w silnikach turbin gazowych?

O: Jest szeroko stosowany do wykładzin spalania, kanałów przejściowych, dysz, łopatek turbin stopnia 1 i 2 oraz łopatek w gorących sekcjach.

P: W jakich formach dostępny jest IN738LC?

Typowe formy produktów obejmują arkusze, płyty, pręty, odkuwki, drut. Różne formy są używane do produkcji elementów kształtowników gorących w zależności od wymagań.

poznaj więcej procesów druku 3D