Padroneggiare la lavorabilità a caldo di Nimonic 75 e 80A è fondamentale per creare componenti aerospaziali di alta-qualità e finire come rottami metallici. Queste leghe ad alta-temperatura sono estremamente sensibili alle fluttuazioni di temperatura. La nostra guida tecnica fornisce gli intervalli di riscaldamento e i processi di forgiatura necessari per prevenire l'ingrossamento del grano e la rottura a caldo. In qualità di produttore leader di leghe di nichel, Gnee Steel offre barre fuse VIM + ESR con proprietà di forgiatura e uniformità strutturale superiori per soddisfare i requisiti di progetto più esigenti.
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Guida alla lavorazione a caldo e alla forgiatura delle leghe Nimonic 75 e 80A ad alta-temperatura
Guida alla lavorazione a caldo e alla forgiatura delle leghe Nimonic 75 e 80A ad alta-temperatura
Questa guida descrive i processi di lavorazione a caldo e forgiatura per due superleghe a base di nichel-cromo-ampiamente utilizzate nell'ingegneria aerospaziale e delle turbine-Nimonic 75 e Nimonic 80A. Nimonic 75 è una lega rinforzata con soluzione solida-con eccellente resistenza alla corrosione e resistenza moderata; mentre Nimonic 80A è una lega rinforzata con precipitazione-con resistenza alla rottura per scorrimento viscoso superiore.
Quanto è lavorabile il NIMONIC 75?
Nimonic 75 è un materiale in superlega resistente al calore (HRSA)-a base di nichel-con un grado di lavorabilità del 17% e una durezza di 90 HRB.
1. Composizione chimica: Nimonic 75 vs Nimonic 80A
| Elemento | Contenuto di Nimonic 75 (%) | Contenuto Nimonic 80A (%) |
|---|---|---|
| Nichel (Ni) | Saldo (maggiore o uguale a 73,0) | Saldo (maggiore o uguale a 65,0) |
| Cromo (Cr) | 18.0 – 21.0 | 18.0 – 21.0 |
| Titanio (Ti) | 0.2 – 0.6 | 1.8 – 2.7 |
| Alluminio (Al) | 0.1 – 0.2 | 1.0 – 1.8 |
| Carbonio (C) | 0.08 – 0.15 | 0,10 massimo |
| Silicio (Si) | Inferiore o uguale a 1,0 | Inferiore o uguale a 1,0 |
| Manganese (Mn) | Inferiore o uguale a 1,0 | Inferiore o uguale a 1,0 |
| Ferro (Fe) | Inferiore o uguale a 5,0 | Inferiore o uguale a 3,0 |
| Rame (Cu) | Inferiore o uguale a 0,5 | Inferiore o uguale a 0,2 |
| Zolfo (S) | Inferiore o uguale a 0,015 | Inferiore o uguale a 0,015 |
| Cobalto (Co) | – | Inferiore o uguale a 2,0 |
| Boro (B) | – | Inferiore o uguale a 0,008 |
| Zirconio (Zr) | – | Inferiore o uguale a 0,15 |
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2. Confronto delle proprietà meccaniche tra Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Proprietà | Nimonic 75 (ricotto) | Nimonic 80A (Soluzione Trattata + Invecchiata) |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione, massima (temperatura ambiente) | 650 – 750MPa | 1000 – 1250MPa |
| Resistenza alla trazione, snervamento (compensazione dello 0,2%) (temperatura ambiente) | 300 – 450MPa | 620 – 850MPa |
| Allungamento a rottura (Temp. ambiente) | 30 – 40% | 20 – 30% |
| Durezza, Rockwell C (HRC) | 15 – 25 | 28 – 38 |
| Durezza Brinell (HB) | 150 – 200 | 280 – 350 |
| Modulo di elasticità (modulo di Young) | 211 GPa | 211 GPa |
| Rapporto di Poisson | 0.30 | 0.30 |
| Resistenza all'impatto (Charpy con intaglio a V, temperatura ambiente) | ~100 – 150 J | ~40 – 80 J |
Proprietà meccaniche-alle alte temperature delle leghe Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Temperatura | Proprietà | Nimonico 75 | Nimonico 80A |
|---|---|---|---|
| 500 gradi | Resistenza alla trazione (ultima) | ~600MPa | ~1050MPa |
| Limite di snervamento (0,2%) | ~280MPa | ~750MPa | |
| 600 gradi | Resistenza alla trazione (ultima) | ~550MPa | ~950MPa |
| Limite di snervamento (0,2%) | ~260MPa | ~700MPa | |
| 700 gradi | Resistenza alla trazione (ultima) | ~450MPa | ~800MPa |
| Limite di snervamento (0,2%) | ~240MPa | ~650MPa | |
| 750 gradi | Resistenza alla trazione (ultima) | ~380MPa | ~700MPa |
| Limite di snervamento (0,2%) | ~220MPa | ~600MPa | |
| 800 gradi | Resistenza alla trazione (ultima) | ~300MPa | ~550MPa |
| Limite di snervamento (0,2%) | ~180MPa | ~450MPa |
Proprietà di frattura da creep e da stress delle leghe Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Proprietà | Nimonico 75 | Nimonico 80A |
|---|---|---|
| Resistenza al creep (da 1.000 ore allo 0,1% di creep) | ||
| – a 600 gradi | ~100MPa | ~250MPa |
| – a 700 gradi | ~50MPa | ~150MPa |
| – a 750 gradi | ~30MPa | ~100MPa |
| Rottura da stress (1000 ore) | ||
| – a 700 gradi | ~80MPa | ~200MPa |
| – a 750 gradi | ~50MPa | ~140MPa |
| – a 800 gradi | ~30MPa | ~90MPa |
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3. Lavorazione a caldo e forgiatura di Nimonic 75 (UNS NO6075)
Nimonic 75 ha una duttilità relativamente buona ed è più facile da formare rispetto a 80A. Viene comunemente utilizzato per produrre camere di combustione, tubi di fiamma e componenti di piastre.
Intervallo di temperature di forgiatura:982-1204 gradi (1800-2200 gradi F).
Intervallo di temperature di funzionamento a caldo:950-1220 gradi (1740-2230 gradi F).
Flusso del processo:
o Il riscaldamento deve essere rapido fino alla temperatura richiesta e mantenuto per un tempo sufficiente.
o Questa lega ha una buona duttilità e può sopportare grandi deformazioni senza fratturarsi.
o Poiché non indurisce con l'invecchiamento, presenta un rischio inferiore di crepe-sensibili alla temperatura durante il raffreddamento rispetto a 80A.
Trattamento termico post-forgiatura:Ricottura a 1050-1051 gradi (1925 gradi F), seguita da raffreddamento ad aria per ottimizzare la microstruttura. AZoM+2
Nimonic 75 VS Nimonic 80A
4. Lavorazione a caldo e forgiatura di Nimonic 80A (UNS NO7080)
Nimonic 80A è progettato per applicazioni ad alto-stress (ad es. pale di turbine, valvole di scarico) e richiede un'attenta manipolazione durante la forgiatura a causa delle sue proprietà di indurimento per precipitazione.
Intervallo di temperature di forgiatura:1050-1200 gradi (1920-2190 gradi F).
Temperatura di forgiatura ottimale:950-1150 gradi sono generalmente considerati l'intervallo pratico; temperature superiori a 1150 gradi possono causare la fusione iniziale, soprattutto a velocità di deformazione elevate.
Flusso del processo:
o Preriscaldamento/mantenimento:Tipicamente preriscaldato in un forno rotante per 1 ora, o per billette di grandi dimensioni, mantenuto a 1080 gradi per 8 ore.
o Deformazione:A causa del campo di forgiatura ristretto e delle proprietà di forgiatura relativamente scarse di questa lega, si consiglia la forgiatura ad alta-velocità (ad es. con pressa a vite). Metodo di raffreddamento: raffreddamento ad aria.
Controllo dei difetti:Possono verificarsi crepe superficiali quando la temperatura di forgiatura è inferiore a 950 gradi.
Trattamento termico post-forgiatura: trattamento della soluzione a 1080 gradi per 8 ore, raffreddamento ad aria, seguito da trattamento di invecchiamento a 700 gradi per 16 ore per ottenere le proprietà meccaniche finali.
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5. Confronto delle caratteristiche tra Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Caratteristica | Nimonico 75 | Nimonico 80A |
|---|---|---|
| Rafforzamento | Soluzione solida | Precipitazioni (Al + Ti) |
| Temp. di forgiatura | 982 - 1204 grado | 1050 - 1200 grado |
| Lavorabilità a caldo | Eccellente | Da moderato a scarso |
| Forgiabilità | Alto | Basso (è richiesto un carico maggiore) |
| Rischio chiave | Da moderato a basso | Crepe superficiali / Fusione incipiente |
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Domande frequenti
D1: Perché la temperatura di forgiatura-di finitura per Nimonic 80A è molto più alta di 75?
A:Nimonic 80A contiene alluminio (Al), che forma la fase ′. Se si forgia troppo a freddo, questa fase inizia a precipitare, rendendo il materiale estremamente duro e soggetto a "fessurazioni indotte da stress-". Il mantenimento di una temperatura elevata (superiore a 1050 gradi) mantiene questi elementi in soluzione.
D2: Posso raffreddare all'aria- il Nimonic 75 dopo la forgiatura a caldo?
A:Sì, Nimonic 75 è una lega in soluzione solida-ed è relativamente stabile. Tuttavia, per Nimonic 80A, potrebbe essere necessario un raffreddamento controllato o un rapido raffreddamento in acqua a seconda della sezione trasversale-per ottimizzare la struttura del grano per il successivo invecchiamento.
Q3: Qual è il tempo di consegna tipico per le billette Nimonic di grande diametro?
A:Manteniamo un grandeinventario in magazzinoper billette fino a Φ150mm perspedizione globale immediata. Per lavorazioni di forgiatura personalizzate fino a Φ350 mm, il nostro tempo di consegna tipico è di 4-6 settimane.