La maîtrise de la maniabilité à chaud des Nimonic 75 et 80A est cruciale entre la création de composants aérospatiaux de haute-qualité et leur fin en ferraille. Ces alliages à haute-température sont extrêmement sensibles aux fluctuations de température. Notre guide technique fournit les plages de chauffage et les processus de forgeage nécessaires pour éviter le grossissement des grains et la fissuration à chaud. En tant que principal fabricant d'alliages de nickel, Gnee Steel propose des barres fondues VIM + ESR avec des propriétés de forgeage supérieures et une uniformité structurelle pour répondre aux exigences de vos projets les plus exigeants.
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Guide du travail à chaud et du forgeage des alliages Nimonic 75 et 80A à haute -température
Guide du travail à chaud et du forgeage des alliages Nimonic 75 et 80A à haute -température
Ce guide décrit les processus de travail à chaud et de forgeage de deux superalliages à base de nickel-chrome-largement utilisés dans l'ingénierie aérospatiale et des turbines-Nimonic 75 et Nimonic 80A. Nimonic 75 est un alliage renforcé par une solution solide-avec une excellente résistance à la corrosion et une résistance modérée ; tandis que le Nimonic 80A est un alliage renforcé par précipitation-avec une résistance à la rupture par fluage supérieure.
Dans quelle mesure NIMONIC 75 est-il usinable ?
Nimonic 75 est un matériau superalliage résistant à la chaleur (HRSA) à base de nickel-avec un degré d'usinabilité de 17 % et une dureté de 90 HRB.
1. Composition chimique : Nimonic 75 vs Nimonic 80A
| Élément | Contenu Nimonic 75 (%) | Contenu Nimonic 80A (%) |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | Solde (supérieur ou égal à 73,0) | Solde (supérieur ou égal à 65,0) |
| Chrome (Cr) | 18.0 – 21.0 | 18.0 – 21.0 |
| Titane (Ti) | 0.2 – 0.6 | 1.8 – 2.7 |
| Aluminium (Al) | 0.1 – 0.2 | 1.0 – 1.8 |
| Carbone (C) | 0.08 – 0.15 | 0,10 maximum |
| Silicium (Si) | Inférieur ou égal à 1,0 | Inférieur ou égal à 1,0 |
| Manganèse (Mn) | Inférieur ou égal à 1,0 | Inférieur ou égal à 1,0 |
| Fer (Fe) | Inférieur ou égal à 5,0 | Inférieur ou égal à 3,0 |
| Cuivre (Cu) | Inférieur ou égal à 0,5 | Inférieur ou égal à 0,2 |
| Soufre (S) | Inférieur ou égal à 0,015 | Inférieur ou égal à 0,015 |
| Cobalt (Co) | – | Inférieur ou égal à 2,0 |
| Bore (B) | – | Inférieur ou égal à 0,008 |
| Zirconium (Zr) | – | Inférieur ou égal à 0,15 |
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2. Comparaison des propriétés mécaniques entre Nimonic 75 et Nimonic 80A
| Propriété | Nimonic 75 (recuit) | Nimonic 80A (Solution Traitée + Vieillie) |
|---|---|---|
| Résistance à la traction, ultime (température ambiante) | 650 – 750 MPa | 1 000 – 1 250 MPa |
| Résistance à la traction, rendement (décalage de 0,2 %) (température ambiante) | 300 – 450 MPa | 620 – 850 MPa |
| Allongement à la rupture (température ambiante) | 30 – 40% | 20 – 30% |
| Dureté, Rockwell C (HRC) | 15 – 25 | 28 – 38 |
| Dureté, Brinell (HB) | 150 – 200 | 280 – 350 |
| Module d'élasticité (module de Young) | 211 GPa | 211 GPa |
| Coefficient de Poisson | 0.30 | 0.30 |
| Résistance aux chocs (Charpy V‑notch, température ambiante) | ~100 – 150 J | ~40 – 80 J |
Propriétés mécaniques à haute-température des alliages Nimonic 75 et Nimonic 80A
| Température | Propriété | Nimonique 75 | Nimonique 80A |
|---|---|---|---|
| 500 degrés | Résistance à la traction (ultime) | ~600 MPa | ~1050 MPa |
| Limite d'élasticité (0,2%) | ~280 MPa | ~750 MPa | |
| 600 degrés | Résistance à la traction (ultime) | ~550 MPa | ~950 MPa |
| Limite d'élasticité (0,2%) | ~260 MPa | ~700 MPa | |
| 700 degrés | Résistance à la traction (ultime) | ~450 MPa | ~800 MPa |
| Limite d'élasticité (0,2%) | ~240 MPa | ~650 MPa | |
| 750 degrés | Résistance à la traction (ultime) | ~380 MPa | ~700 MPa |
| Limite d'élasticité (0,2%) | ~220 MPa | ~600 MPa | |
| 800 degrés | Résistance à la traction (ultime) | ~300 MPa | ~550 MPa |
| Limite d'élasticité (0,2%) | ~180 MPa | ~450 MPa |
Propriétés de fluage et de rupture sous contrainte des alliages Nimonic 75 et Nimonic 80A
| Propriété | Nimonique 75 | Nimonique 80A |
|---|---|---|
| Résistance au fluage (1 000 heures à 0,1 % de fluage) | ||
| – à 600 degrés | ~100 MPa | ~250 MPa |
| – à 700 degrés | ~50 MPa | ~150 MPa |
| – à 750 degrés | ~30 MPa | ~100 MPa |
| Rupture de stress (1000 heures) | ||
| – à 700 degrés | ~80 MPa | ~200 MPa |
| – à 750 degrés | ~50 MPa | ~140 MPa |
| – à 800 degrés | ~30 MPa | ~90 MPa |
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3. Travail à chaud et forgeage du Nimonic 75 (UNS NO6075)
Le Nimonic 75 a une ductilité relativement bonne et est plus facile à former que le 80A. Il est couramment utilisé pour fabriquer des chambres de combustion, des tubes à flamme et des composants en plaques.
Plage de température de forgeage :982-1204 degrés (1800-2200 degrés F).
Plage de température de travail à chaud :950-1220 degrés (1740-2230 degrés F).
Flux de processus :
o Le chauffage doit être rapide jusqu'à la température requise et maintenu pendant une durée suffisante.
o Cet alliage présente une bonne ductilité et peut supporter de grandes déformations sans fracture.
o Comme il ne durcit pas avec le vieillissement, il présente un risque moindre de fissuration-sensible à la température pendant le refroidissement par rapport au 80 A.
Traitement thermique après-forgeage :Recuit à 1050-1051 degrés (1925 degrés F), suivi d'un refroidissement à l'air pour optimiser la microstructure. AZoM+2
Nimonic 75 VS Nimonic 80A
4. Travail à chaud et forgeage du Nimonic 80A (UNS NO7080)
Le Nimonic 80A est conçu pour les applications à fortes contraintes (par exemple, aubes de turbine, soupapes d'échappement) et nécessite une manipulation prudente lors du forgeage en raison de ses propriétés de durcissement par précipitation.
Plage de température de forgeage :1050-1200 degrés (1920-2190 degrés F).
Température de forgeage optimale :950-1150 degrés est généralement considéré comme la plage pratique ; des températures supérieures à 1 150 degrés peuvent provoquer une fusion initiale, en particulier à des vitesses de déformation élevées.
Flux de processus :
o Préchauffage/Maintien :Généralement préchauffé dans un four rotatif pendant 1 heure, ou pour les grosses billettes, maintenu à 1080 degrés pendant 8 heures.
o Déformation :En raison de la plage de forgeage étroite et des propriétés de forgeage relativement médiocres de cet alliage, un forgeage à grande vitesse - (par exemple, une presse à vis) est recommandé. Méthode de refroidissement : refroidissement par air.
Contrôle des défauts :Des fissures superficielles peuvent survenir lorsque la température de forgeage est inférieure à 950 degrés.
Traitement thermique post-forgeage : traitement en solution à 1 080 degrés pendant 8 heures, refroidissement à l'air, suivi d'un traitement de vieillissement à 700 degrés pendant 16 heures pour obtenir les propriétés mécaniques finales.
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5. Comparaison des caractéristiques entre le Nimonic 75 et le Nimonic 80A
| Fonctionnalité | Nimonique 75 | Nimonique 80A |
|---|---|---|
| Renforcement | Solution solide | Précipitations (Al + Ti) |
| Température de forgeage | 982 - 1204 diplôme | 1050 - 1200 diplôme |
| Ouvrabilité à chaud | Excellent | Modéré à pauvre |
| Forgeabilité | Haut | Faible (charge plus élevée requise) |
| Risque clé | Modéré à faible | Fissures superficielles / Fusion naissante |
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FAQ
Q1 : Pourquoi la température de finition-forgeage du Nimonic 80A est-elle tellement supérieure à 75 ?
A:Nimonic 80A contient de l'aluminium (Al), qui forme la phase ′. Si vous forgez trop froid, cette phase commence à précipiter, rendant le matériau extrêmement dur et sujet aux « fissurations induites par le stress -. Le maintien d'une température élevée (au-dessus de 1050 degrés) maintient ces éléments en solution.
Q2 : Puis-je-refroidir à l'air le Nimonic 75 après un forgeage à chaud ?
A:Oui, le Nimonic 75 est un alliage en solution solide-et est relativement stable. Cependant, pour le Nimonic 80A, un refroidissement contrôlé ou une trempe rapide à l'eau peuvent être nécessaires en fonction de la section transversale afin d'optimiser la structure des grains pour le vieillissement ultérieur.
Q3 : Quel est le délai de livraison typique pour les billettes Nimonic de grand diamètre ?
A:Nous maintenons un grandinventaire en stockpour billettes jusqu'à Φ150mm pourexpédition mondiale immédiate. Pour les pièces forgées sur mesure jusqu'à Φ350 mm, notre délai de livraison typique est de 4 à 6 semaines.