| Thinidur de oțel | |
|---|---|
| Compoziție chimică | |
| Fe - 51% Ni - 30% Cr - 15% Ti - 2% Mn - 0,8% Si - 0,8% C - 0,13% Impurități: 0,27% | |
| tip aliaj | |
| Oțel austenitic | |
| Proprietăți mecanice | |
| aliaj rezistent la căldură | |
| Proprietăți fizice | |
| Densitate | 7,92 g/ cm3 |
| Rezistenta la tractiune la 800 °C | 245 MPa |
| Rezistenta la tractiune la 600 °C | 600 MPa |
| Limită de fluaj (1% în 300 de ore) la 600 °C | 430 MPa |
| Analogii | |
| A286 | |
Tinidur ( it. tinidur - cu literele inițiale titan + nichel + puternic) - oțel rezistent la căldură din clasa austenitică, dezvoltat în 1936 în Germania de inginerii metalurgiști G. Bandel G. Bandel și K. Gebhardt K. Gebhard - angajați ai departamentul de cercetare al Krupp - Friedrich Krupp , Wulfrat [1] .
În Germania, munca la un studiu sistematic al rezistenței la căldură a diferitelor materiale a fost începută în 1935-1936 de către Centrul de Aviație DVL Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt . Fondatorul cercetărilor în acest domeniu, efectuate în legătură cu turbocompresoarele motoarelor de aeronave, este Franz Bollenrath Franz Bollenrath , director al Institutului de Materiale Aviatice (Inst. für Werkstoff-Forschung der DVL) în anii 1940 [2] .
Steel Tinidur în versiunea originală avea denumirea R-193. Călirea oțelului la temperaturi ridicate ( rezistență la fluaj ) trebuia să fie prevăzută cu precipitate dispersate de carburi termorezistente , pentru care au fost introduse carbon (0,5%) și titan (2%) în compoziția oțelului. Ulterior s-a constatat că întărirea prin precipitare are loc și în absența carbonului din cauza precipitatelor dispersate ale compusului intermetalic Ni3Ti . După aceea, conținutul de carbon a fost redus la 0,1%. O versiune îmbunătățită a acestui oțel a fost Tinidur. După 4-5 ani, o situație similară s-a repetat în Anglia în timpul dezvoltării unui aliaj de nichel termorezistent „ nimonic ”, a cărui rezistență la fluaj era de așteptat să fie obținută și datorită precipitatelor dispersate de carburi de titan [3] [4 ] ] . În cele din urmă, s-a dovedit că rezistența la temperatură ridicată a materialului se datorează precipitatelor dispersate ale compusului intermetalic Ni 3 (Ti,Al).
Compozițiile chimice ale oțelurilor austenitice germane rezistente la căldură Tinidur [5]Calitatea oțelului |
%C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %Ti | %Al | % alte articole |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P-193 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | treizeci | treizeci | - | 2 | - | Fe-bază |
| Tinidur | 0,12-0,14 | 0,6-1,0 | 0,6-1,0 | 29,0-31,0 | 14,5-15,5 | - | 1,8-2,2 | 0,2 | Fe-bază |
| A286 | 0,05 | 1.35 | 0,55 | 25 | cincisprezece | 1.25 | 2.0 | 0,2 | 0,3V |
Numirea elementelor de aliere in otelurile austenitice Tinidur: Ni - intareste si stabilizeaza structura austenitica, formeaza o faza gamma-prime si previne formarea fazelor nedorite. Cr - oferă rezistență la coroziunea gazelor și întărește soluția solidă. Ti și Al sunt elementele principale care asigură întărirea prin precipitare a aliajului. Oțelul a fost stins de la 1125°C în apă și maturat la 750°C. Cu un tratament termic selectat corespunzător, are loc separarea cristalelor dispersate ale fazei intermetalice Ni 3 (Ti, Al) din matricea austenitică.
În 1937, designerul german von Ohain a ales Tinidur pentru fabricarea componentelor structurale solicitate termic și a început să dezvolte primul motor cu reacție HeS (german) pentru aeronava He 178 [6] .
Până în 1939, designerii Anselm Franz Anselm Franz , Otto Mader Otto Mader și metalurgistul șef Heinrich Adenstedt Heinrich Adenstedt de la departamentul de motoare al companiei Junkers (Junkers Motorenbau) din Magdeburg , conform rezultatelor testelor comparative ale materialelor disponibile în Germania, a ales oțelul termorezistent Tinidur drept cel mai bun material al paletelor și discului turbinei motorului Jumo-004 pentru temperaturi de funcționare de 600-700°C [7] .
Deja testele timpurii au arătat că chiar și lamele identice prezintă o mare variație în durabilitate. Până în 1943, departamentul de materiale al Junkers Motorenbau din Dessau a rezolvat problema fiabilității și stabilității caracteristicilor de performanță ale lamelor forjate din oțel Tinidur controlând cu atenție procesul de fabricare a lamei, în primul rând procesul de forjare în sine. Ulterior, din cauza nesudabilității tablei de oțel Tinidur, s-a dezvoltat un proces de ambutisare adâncă în care un disc plat subțire a servit drept semifabricat pentru o lamă goală. În funcție de intensitatea forței de muncă în producție, lamele goale s-au dovedit a fi mai economice decât cele monolitice [8] .
Pentru a scăpa de compoziția cu 30% nichel, Krupp a dezvoltat oțelul sudabil rezistent la căldură Chromadur. Tehnologia de producere a unei lame goale dintr-o tablă plană flexibilă din oțel Chromadur și sudarea ulterioară a piesei de prelucrat de-a lungul marginii de fugă s-a dovedit a fi preferabilă în comparație cu ambutisarea adâncă. Drept urmare, lamele goale Chromadur au prezentat o fiabilitate mai mare în comparație cu cele din oțel Tinidur, chiar și în ciuda rezistenței la fluaj mai scăzută a celor dintâi [8] .
Până în 1943, din cauza deficitului tot mai mare de elemente de aliere, în pregătirea pentru producerea unei modificări în serie a motorului Jumo-004В, Krupp a dezvoltat mai multe oțeluri rezistente la căldură de aliaje economice, inclusiv Chromadur și Vanidur. În oțelul Hromadur destinat lamelor și duzelor, nichelul a fost înlocuit cu mangan, care, ca și nichelul, extinde regiunea soluției gamma-solide. Scăderea rezistenței la scară a aliajului cauzată de o astfel de înlocuire este parțial compensată de conținutul de siliciu. În cel de-al doilea oțel, destinat fabricării discurilor de rotor de turbină, calitatea originală este Krupp V2A-ED, wolfram (1% W) este înlocuit cu vanadiu (1% V). Oțel Sinidur - cu carbură și călire intermetalic. Compoziția acestor oțeluri este dată în tabel.
Compozițiile chimice ale oțelurilor austenitice germane rezistente la căldură - înlocuitori pentru Tinidur pentru temperaturi de funcționare de 600-700 °CCalitatea oțelului |
%C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %W | %Ti | %Al | % alte articole |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cromadur | 0,09-0,12 | 17,5-18,5 | 0,55-0,7 | - | 11,0-14,0 | 0,7-0,8 | - | - | - | V 0,60-0,70 0,18-0,23 N 2 |
| Vanidur | 0,1 | 0,2-0,4 | 0,3-0,6 | 10,0-11,0 | 17,0-18,0 | - | - | 0,5-0,7 | - | 1% V |
| Sinidur | 0,25 | - | - | 24 | 19 | 2.0 | 1.0 | 2,2-3,0 | 1.0 | - |
La sfârșitul anilor 1940, în Statele Unite, sub conducerea lui Gunter Mohling Gunter Mohling [9] , director adjunct de cercetare la Allegheny Ludlum Steel Corp. A fost creată o versiune îmbunătățită a oțelului Tinidur, denumită A286. Oțelul A286 diferă de Tinidur original prin adăugarea de molibden și conținutul rafinat al unor elemente. Scopul molibdenului (1,3%) este de a crește plasticitatea specimenelor crestate la temperaturi ridicate. A fost folosit pentru prima dată în 1950 pentru fabricarea discurilor de turbine, mai târziu a carcasei turbinei, a pieselor de putere post- arzător , a palelor și a discurilor turbinelor cu gaz și compresoarelor. La fabricarea discurilor de turbine, acesta a fost înlocuit la mijlocul anilor 1960 cu aliajul nichel-fier Inkaloy 901 (IN901). Lansarea diferitelor produse semifabricate din oțel A286 în Statele Unite a fost efectuată de cinci companii metalurgice simultan: Allegheny Ludlum, Carpenter Technology, Republic Steel / Special Metals Division, Superior Tube, Universal Cyclopes, ceea ce indică amploarea sa. utilizare în industria rachetelor aeriene din SUA.
Aliajul Cromadur a fost produs în SUA sub denumirea AF-71. În special, Allegheny Ludlum AF-71 pentru piese de motoare cu turbină cu gaz, rachete, elemente ale corpului aeronavei [10] .