Dominar a funcionalidade a quente do Nimonic 75 e 80A é crucial entre criar componentes aeroespaciais de alta-qualidade e acabar como sucata. Essas ligas-de alta temperatura são extremamente sensíveis às flutuações de temperatura. Nosso guia técnico fornece as faixas de aquecimento e processos de forjamento necessários para evitar o engrossamento dos grãos e rachaduras a quente. Como fabricante líder de ligas de níquel, a Gnee Steel oferece barras fundidas VIM + ESR com propriedades de forjamento superiores e uniformidade estrutural para atender aos requisitos de projeto mais exigentes.
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Guia para trabalho a quente e forjamento de ligas Nimonic 75 e 80A de alta-temperatura
Guia para trabalho a quente e forjamento de ligas Nimonic 75 e 80A de alta-temperatura
Este guia descreve os processos de trabalho a quente e forjamento de duas superligas à base de níquel-cromo-amplamente usadas na engenharia aeroespacial e de turbinas-Nimonic 75 e Nimonic 80A. Nimonic 75 é uma liga reforçada com solução sólida-com excelente resistência à corrosão e resistência moderada; enquanto Nimonic 80A é uma liga reforçada-por precipitação com resistência superior à ruptura por fluência.
Quão usinável é o NIMONIC 75?
Nimonic 75 é um material de superliga resistente ao calor-à base de níquel (HRSA) com grau de usinabilidade de 17% e dureza de 90 HRB.
1. Composição Química: Nimonic 75 vs Nimonic 80A
| Elemento | Conteúdo Nimonic 75 (%) | Conteúdo Nimonic 80A (%) |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | Saldo (maior ou igual a 73,0) | Saldo (maior ou igual a 65,0) |
| Cromo (Cr) | 18.0 – 21.0 | 18.0 – 21.0 |
| Titânio (Ti) | 0.2 – 0.6 | 1.8 – 2.7 |
| Alumínio (Al) | 0.1 – 0.2 | 1.0 – 1.8 |
| Carbono (C) | 0.08 – 0.15 | 0,10 máx. |
| Silício (Si) | Menor ou igual a 1,0 | Menor ou igual a 1,0 |
| Manganês (Mn) | Menor ou igual a 1,0 | Menor ou igual a 1,0 |
| Ferro (Fe) | Menor ou igual a 5,0 | Menor ou igual a 3,0 |
| Cobre (Cu) | Menor ou igual a 0,5 | Menor ou igual a 0,2 |
| Enxofre (S) | Menor ou igual a 0,015 | Menor ou igual a 0,015 |
| Cobalto (Co) | – | Menor ou igual a 2,0 |
| Boro (B) | – | Menor ou igual a 0,008 |
| Zircônio (Zr) | – | Menor ou igual a 0,15 |
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2. Comparação de propriedades mecânicas entre Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Propriedade | Nimonic 75 (recozido) | Nimonic 80A (solução tratada + envelhecida) |
|---|---|---|
| Resistência à tração, final (temperatura ambiente) | 650 – 750 MPa | 1000 – 1250 MPa |
| Resistência à tração, rendimento (compensação de 0,2%) (temperatura ambiente) | 300 – 450 MPa | 620 – 850 MPa |
| Alongamento na ruptura (temperatura ambiente) | 30 – 40% | 20 – 30% |
| Dureza, Rockwell C (HRC) | 15 – 25 | 28 – 38 |
| Dureza, Brinell (HB) | 150 – 200 | 280 – 350 |
| Módulo de Elasticidade (Módulo de Young) | 211 GPa | 211 GPa |
| Razão de Poisson | 0.30 | 0.30 |
| Resistência ao impacto (Charpy V-notch, temperatura ambiente) | ~100 – 150 J | ~40 – 80 J |
Propriedades mecânicas-de alta temperatura das ligas Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Temperatura | Propriedade | Nimônico 75 | Nimônico 80A |
|---|---|---|---|
| 500 graus | Resistência à tração (final) | ~600MPa | ~1050MPa |
| Força de rendimento (0,2%) | ~280MPa | ~750MPa | |
| 600 graus | Resistência à tração (final) | ~550MPa | ~950MPa |
| Força de rendimento (0,2%) | ~260MPa | ~700 MPa | |
| 700 graus | Resistência à tração (final) | ~450MPa | ~800MPa |
| Força de rendimento (0,2%) | ~240MPa | ~650MPa | |
| 750 graus | Resistência à tração (final) | ~380MPa | ~700 MPa |
| Força de rendimento (0,2%) | ~220MPa | ~600MPa | |
| 800 graus | Resistência à tração (final) | ~300MPa | ~550MPa |
| Força de rendimento (0,2%) | ~180MPa | ~450MPa |
Propriedades de fluência e fratura por tensão das ligas Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Propriedade | Nimônico 75 | Nimônico 80A |
|---|---|---|
| Resistência à fluência (1000 horas a 0,1% de fluência) | ||
| – a 600 graus | ~100MPa | ~250MPa |
| – a 700 graus | ~50MPa | ~150MPa |
| – a 750 graus | ~30 MPa | ~100MPa |
| Ruptura por estresse (1000 horas) | ||
| – a 700 graus | ~80MPa | ~200MPa |
| – a 750 graus | ~50MPa | ~140MPa |
| – a 800 graus | ~30 MPa | ~90MPa |
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3. Trabalho a quente e forjamento de Nimonic 75 (UNS NO6075)
Nimonic 75 tem ductilidade relativamente boa e é mais fácil de formar que 80A. É comumente usado para fabricar câmaras de combustão, tubos de chama e componentes de placas.
Faixa de temperatura de forjamento:982-1204 graus (1800-2200 graus F).
Faixa de temperatura de trabalho quente:950-1220 graus (1740-2230 graus F).
Fluxo do processo:
o O aquecimento deve ser rápido até à temperatura necessária e mantido durante um tempo suficiente.
o Esta liga possui boa ductilidade e pode suportar grandes deformações sem fraturar.
o Como não endurece com o envelhecimento, apresenta menor risco de rachaduras-sensíveis à temperatura durante o resfriamento em comparação com 80A.
Tratamento térmico pós{0}}forjamento:Recozimento a 1050-1051 graus (1925 graus F), seguido de resfriamento a ar para otimizar a microestrutura. AZoM+2
Nimônico 75 versus Nimônico 80A
4. Trabalho a quente e forjamento de Nimonic 80A (UNS NO7080)
O Nimonic 80A foi projetado para aplicações de alta-tensão (por exemplo, pás de turbinas, válvulas de escape) e requer manuseio cuidadoso durante o forjamento devido às suas propriedades de endurecimento por precipitação.
Faixa de temperatura de forjamento:1050-1200 graus (1920-2190 graus F).
Temperatura ideal de forjamento:950-1150 graus é geralmente considerado o intervalo prático; temperaturas acima de 1150 graus podem causar fusão inicial, especialmente em altas taxas de deformação.
Fluxo do Processo:
o Pré-aquecimento/manutenção:Normalmente pré-aquecido em forno rotativo por 1 hora, ou para tarugos grandes, mantido a 1.080 graus por 8 horas.
o Deformação:Devido à estreita faixa de forjamento e às propriedades de forjamento relativamente ruins desta liga, recomenda-se o forjamento em alta-velocidade (por exemplo, prensa de parafuso). Método de resfriamento: Resfriamento a ar.
Controle de defeitos:Rachaduras superficiais podem ocorrer quando a temperatura de forjamento está abaixo de 950 graus.
Tratamento térmico pós{0}}forjamento: tratamento de solução a 1.080 graus por 8 horas, resfriamento a ar, seguido de tratamento de envelhecimento a 700 graus por 16 horas para atingir as propriedades mecânicas finais.
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5. Comparação de características entre Nimonic 75 e Nimonic 80A
| Recurso | Nimônico 75 | Nimônico 80A |
|---|---|---|
| Fortalecimento | Solução Sólida | Precipitação (Al + Ti) |
| Temperatura de forjamento | 982 - 1204 grau | 1050 - 1200 grau |
| Trabalhabilidade a quente | Excelente | Moderado a pobre |
| Forjabilidade | Alto | Baixo (carga maior necessária) |
| Risco Principal | Moderado a Baixo | Rachaduras superficiais / Fusão incipiente |
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Perguntas frequentes
P1: Por que a temperatura-de forjamento final do Nimonic 80A é muito superior a 75?
A:Nimonic 80A contém alumínio (Al), que forma a fase ′. Se você forjar muito frio, esta fase começa a precipitar, tornando o material extremamente duro e sujeito a "rachaduras induzidas por tensão". Manter uma temperatura elevada (acima de 1.050 graus) mantém esses elementos em solução.
P2: Posso-resfriar o Nimonic 75 após o forjamento a quente?
A:Sim, o Nimonic 75 é uma liga-de solução sólida e relativamente estável. No entanto, para o Nimonic 80A, o resfriamento controlado ou a têmpera rápida com água podem ser necessários dependendo da seção-transversal para otimizar a estrutura do grão para envelhecimento subsequente.
Q3: Qual é o prazo de entrega típico para tarugos Nimonic de grande diâmetro?
A:Mantemos um grandeestoque em estoquepara tarugos de até Φ150mm paraenvio global imediato. Para forjamentos personalizados de até Φ350 mm, nosso prazo de entrega típico é de 4 a 6 semanas.