Dominar la trabajabilidad en caliente de Nimonic 75 y 80A es crucial para crear componentes aeroespaciales de alta-calidad y terminar como chatarra. Estas aleaciones de alta-temperatura son extremadamente sensibles a las fluctuaciones de temperatura. Nuestra guía técnica proporciona los rangos de calentamiento y procesos de forjado necesarios para evitar el engrosamiento del grano y el agrietamiento en caliente. Como fabricante líder de aleaciones de níquel, Gnee Steel ofrece barras fundidas VIM + ESR con propiedades de forjado superiores y uniformidad estructural para satisfacer los requisitos de sus proyectos más exigentes.
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Guía para el trabajo en caliente y el forjado de aleaciones Nimonic 75 y 80A de alta-temperatura
Guía para el trabajo en caliente y el forjado de aleaciones Nimonic 75 y 80A de alta-temperatura
Esta guía describe los procesos de forjado y trabajo en caliente para dos superaleaciones a base de níquel-cromo-muy utilizadas en ingeniería aeroespacial y de turbinas-Nimonic 75 y Nimonic 80A. Nimonic 75 es una aleación reforzada con solución sólida-con excelente resistencia a la corrosión y resistencia moderada; mientras que Nimonic 80A es una aleación reforzada por precipitación-con una resistencia superior a la rotura por fluencia.
¿Qué tan mecanizable es NIMONIC 75?
Nimonic 75 es un material de superaleación resistente al calor-a base de níquel-(HRSA) con un grado de maquinabilidad del 17 % y una dureza de 90 HRB.
1. Composición química: Nimonic 75 frente a Nimonic 80A
| Elemento | Contenido Nimónico 75 (%) | Contenido Nimónico 80A (%) |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | Saldo (Mayor o igual a 73.0) | Saldo (Mayor o igual a 65.0) |
| Cromo (Cr) | 18.0 – 21.0 | 18.0 – 21.0 |
| Titanio (Ti) | 0.2 – 0.6 | 1.8 – 2.7 |
| Aluminio (Al) | 0.1 – 0.2 | 1.0 – 1.8 |
| Carbono (C) | 0.08 – 0.15 | 0,10 máx. |
| Silicio (Si) | Menor o igual a 1,0 | Menor o igual a 1,0 |
| Manganeso (Mn) | Menor o igual a 1,0 | Menor o igual a 1,0 |
| Hierro (Fe) | Menor o igual a 5,0 | Menor o igual a 3,0 |
| Cobre (Cu) | Menor o igual a 0,5 | Menor o igual a 0,2 |
| Azufre (S) | Menor o igual a 0,015 | Menor o igual a 0,015 |
| Cobalto (Co) | – | Menor o igual a 2,0 |
| Boro (B) | – | Menor o igual a 0,008 |
| Circonio (Zr) | – | Menor o igual a 0,15 |
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2. Comparación de propiedades mecánicas entre Nimonic 75 y Nimonic 80A
| Propiedad | Nimonic 75 (recocido) | Nimonic 80A (Tratado con solución + Envejecido) |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción, máxima (temperatura ambiente) | 650 – 750 MPa | 1000 – 1250MPa |
| Resistencia a la tracción, rendimiento (0,2 % de compensación) (temperatura ambiente) | 300 – 450 MPa | 620 – 850MPa |
| Alargamiento en rotura (temperatura ambiente) | 30 – 40% | 20 – 30% |
| Dureza, Rockwell C (HRC) | 15 – 25 | 28 – 38 |
| Dureza Brinell (HB) | 150 – 200 | 280 – 350 |
| Módulo de elasticidad (módulo de Young) | 211 GPa | 211 GPa |
| Relación de Poisson | 0.30 | 0.30 |
| Resistencia al impacto (Charpy V-notch, temperatura ambiente) | ~100 – 150 J | ~40 – 80 J |
Propiedades mecánicas de alta-temperatura de las aleaciones Nimonic 75 y Nimonic 80A
| Temperatura | Propiedad | Nimónico 75 | Nimónico 80A |
|---|---|---|---|
| 500 grados | Resistencia a la tracción (definitiva) | ~600 MPa | ~1050MPa |
| Límite elástico (0,2%) | ~280MPa | ~750 MPa | |
| 600 grados | Resistencia a la tracción (definitiva) | ~550MPa | ~950 MPa |
| Límite elástico (0,2%) | ~260MPa | ~700MPa | |
| 700 grados | Resistencia a la tracción (definitiva) | ~450MPa | ~800 MPa |
| Límite elástico (0,2%) | ~240MPa | ~650MPa | |
| 750 grados | Resistencia a la tracción (definitiva) | ~380MPa | ~700MPa |
| Límite elástico (0,2%) | ~220MPa | ~600 MPa | |
| 800 grados | Resistencia a la tracción (definitiva) | ~300MPa | ~550MPa |
| Límite elástico (0,2%) | ~180MPa | ~450MPa |
Propiedades de fluencia y fractura por tensión de las aleaciones Nimonic 75 y Nimonic 80A.
| Propiedad | Nimónico 75 | Nimónico 80A |
|---|---|---|
| Resistencia a la fluencia (1000 horas a 0,1 % de fluencia) | ||
| – a 600 grados | ~100 MPa | ~250 MPa |
| – a 700 grados | ~50MPa | ~150 MPa |
| – a 750 grados | ~30 MPa | ~100 MPa |
| Ruptura por estrés (1000 horas) | ||
| – a 700 grados | ~80 MPa | ~200 MPa |
| – a 750 grados | ~50MPa | ~140MPa |
| – a 800 grados | ~30 MPa | ~90MPa |
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3. Trabajo en caliente y forjado de Nimonic 75 (UNS NO6075)
Nimonic 75 tiene una ductilidad relativamente buena y es más fácil de formar que 80A. Se utiliza comúnmente para fabricar cámaras de combustión, tubos de llama y componentes de placas.
Rango de temperatura de forjado:982-1204 grados (1800-2200 grados F).
Rango de temperatura de trabajo en caliente:950-1220 grados (1740-2230 grados F).
Flujo de proceso:
o El calentamiento debe ser rápido hasta la temperatura requerida y mantenerse durante un tiempo suficiente.
o Esta aleación tiene buena ductilidad y puede soportar grandes deformaciones sin fracturarse.
o Debido a que no se endurece con el tiempo, tiene un menor riesgo de agrietamiento-sensible a la temperatura durante el enfriamiento en comparación con 80A.
Tratamiento térmico posterior-a la forja:Recocido a 1050-1051 grados (1925 grados F), seguido de enfriamiento por aire para optimizar la microestructura. AZoM+2
Nimonic 75 VS Nimonic 80A
4. Trabajo en caliente y forjado de Nimonic 80A (UNS NO7080)
Nimonic 80A está diseñado para aplicaciones de alto-esfuerzo (por ejemplo, álabes de turbina, válvulas de escape) y requiere un manejo cuidadoso durante el forjado debido a sus propiedades de endurecimiento por precipitación.
Rango de temperatura de forjado:1050-1200 grados (1920-2190 grados F).
Temperatura óptima de forjado:950-1150 grados generalmente se considera el rango práctico; Las temperaturas superiores a 1150 grados pueden provocar la fusión inicial, especialmente a altas velocidades de deformación.
Flujo de proceso:
o Precalentamiento/Mantenimiento:Normalmente se precalienta en un horno rotatorio durante 1 hora, o para palanquillas grandes, se mantiene a 1080 grados durante 8 horas.
o Deformación:Debido al estrecho rango de forjado y a las propiedades de forjado relativamente pobres de esta aleación, se recomienda el forjado a alta-velocidad (por ejemplo, prensa de tornillo). Método de enfriamiento: enfriamiento por aire.
Control de defectos:Pueden ocurrir grietas en la superficie cuando la temperatura de forjado es inferior a 950 grados.
Tratamiento térmico posterior-a la forja: tratamiento con solución a 1080 grados durante 8 horas, enfriamiento por aire, seguido de tratamiento de envejecimiento a 700 grados durante 16 horas para lograr las propiedades mecánicas finales.
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5. Comparación de características entre Nimonic 75 y Nimonic 80A
| Característica | Nimónico 75 | Nimónico 80A |
|---|---|---|
| Fortalecimiento | Solución sólida | Precipitación (Al + Ti) |
| Temperatura de forja | 982 - 1204 grado | 1050 - 1200 grado |
| Trabajabilidad en caliente | Excelente | Moderado a pobre |
| Forjabilidad | Alto | Bajo (se requiere mayor carga) |
| Riesgo clave | Moderado a bajo | Grietas superficiales / Fusión incipiente |
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Preguntas frecuentes
P1: ¿Por qué la temperatura de acabado-forjado de Nimonic 80A es mucho mayor que 75ºC?
A:Nimonic 80A contiene aluminio (Al), que forma la fase ′. Si se forja demasiado en frío, esta fase comienza a precipitar, lo que hace que el material sea extremadamente duro y propenso al "agrietamiento inducido por tensión-. Mantener una temperatura alta (por encima de 1050 grados) mantiene estos elementos en solución.
P2: ¿Puedo enfriar Nimonic 75 con aire-después de forjarlo en caliente?
A:Sí, Nimonic 75 es una aleación de solución-sólida y es relativamente estable. Sin embargo, para Nimonic 80A, es posible que se requiera un enfriamiento controlado o un enfriamiento rápido con agua dependiendo de la sección transversal-para optimizar la estructura del grano para el envejecimiento posterior.
P3: ¿Cuál es el plazo de entrega habitual para las palanquillas Nimonic de gran diámetro?
A:Mantenemos una graninventario en stockpara palanquillas de hasta Φ150 mm paraenvío global inmediato. Para tiradas de forjado personalizadas de hasta Φ350 mm, nuestro plazo de entrega habitual es de 4 a 6 semanas.