Сплав железа с никелем. Магнитный сплав железа с никелем

26.01.2022 Автор: VT-METALL

Из этого материала вы узнаете

:

• Понятие прецизионных сплавов
• Краткая характеристика железа и никеля
• История открытия сплава железа и никеля
• Процесс изготовления сплава
• Структура полученного сплава
• Физические и химические свойства сплава
• Сферы применения инвара

Инвар (сплав железа с никелем)

просто необходим для создания высокоточных механических систем, одним из требований к которым является сохранение стабильных размеров при изменении температуры. Ни один из природных материалов такими свойствами не обладает.

Именно поэтому прецизионный сплав инвар сегодня настолько востребован предприятиями. Он применяется в самых разных сферах человеческой деятельности, например, в приборостроении, бытовой электронике. И адекватную замену ему пока не нашли.

О свойствах железа

Чистое железо — серебристо-серого цвета, обладает пластичностью и ковкостью. Самородные слитки, встречающиеся в природе, имеют ярко выраженный металлический блеск и значительную твердость. На высоте и электропроводность материала, он с помощью свободных электронов легко передает ток. Металл обладает средней тугоплавкостью, размягчается при температуре +1539 градусов по Цельсию и теряет ферромагнитные свойства. Это химически активный элемент. При нормальной температуре легко вступает в реакцию, а при нагревании эти свойства усиливаются. На воздухе покрывается пленкой оксида, которая мешает продолжению реакции. При попадании во влажную среду появляется ржавчина, которая уже не препятствует коррозии. Но, несмотря на это, железо и его сплавы находят широкое применение.

Краткая характеристика железа и никеля

Железо в чистом виде имеет серебристо-серый цвет, является пластичным, ковким. Его самородки обладают заметным металлическим блеском, кроме того, отличаются значительной твердостью. Электропроводность также находится на высоком уровне, ведь металл легко передает ток за счет свободных электронов.

Железо имеет среднюю тугоплавкость, становится мягким при температуре +1 539 °C, из-за чего утрачивает свои ферромагнитные свойства. Данный элемент является химически активным, поэтому в нормальных условиях быстро реагирует с другими веществами.

При повышении температуры эти свойства проявляются еще ярче. Находясь на воздухе, окисляется, в результате чего на его поверхности появляется оксидная пленка – именно она останавливает дальнейшую реакцию. При повышенной влажности на железе формируется ржавчина, что не мешает металлу и сплавам на его основе активно использоваться в промышленности.

VT-metall предлагает услуги:

Самородки никеля встречаются в железных метеоритах, а в более привычных условиях этот металл находят в сочетании с другими химическими элементами. Если говорить точнее, то для получения сплава, состоящего из железа и никеля, последний компонент получают из сульфидных, медно-никелевых руд:

• никелин – помимо никеля, содержит мышьяк;
• хлоантит – белый колчедан, в составе которого есть кобальт и железо;
• гарниерит – силикатная порода с долей магния;
• магнитный колчедан – представляет собой смесь серы, железа, меди;
• герсдорфит – имеет мышьяково-никелевый блеск;
• пентландит – содержит серу, железо, никель.

Выбор метода для получения никеля из руды зависит от типа сырья. Стоит отметить, что в некоторых случаях интересующий нас металл выступает в роли второстепенного материала обогащения породы.

Немного истории

Инвар – это сплав железа с никелем, в состав которого входит 36 % легирующей добавки. Впервые он был открыт во Франции в 1896 году физиком Шарлем Гийомом. В это время он вел работы по поиску недорогого металла для эталонов мер массы и длины, которые изготовляли из очень дорогостоящего платиноиридиевого сплава. Благодаря этому открытию ученый в 1920 году получил Нобелевскую премию в области физики.

Слово «инвар» в переводе с латинского означает неизменный. Это значит, что у сплава железа с никелем коэффициент теплового расширения остается постоянным при широком диапазоне изменения температур — от -80 до 100 градусов по Цельсию. Этот сплав имеет и несколько других названий: нилвар, вакодил, нило-аллой, радиометалл. Invar является торговой маркой компании Imphy Alloys Inc., которая принадлежит сталелитейному концерну Arcelor Mittal.

Марки и химический состав никеля

Согласно ГОСТ 849-2008, выпускается 7 марок никеля — Н0, Н1Ау, Н1у, Н1, Н2, Н3 и Н4. В их составе содержится от 97,6 до 99,99 % никеля в сумме с небольшим процентом кобальта (Co) — от 0,005 до 0,7 %. Остальную массу занимают примеси:

• Углерод (C) — есть во всех марках никеля.
• Магний (Mg).
• Алюминий (Al).
• Кремний (Si).
• Фосфор (P).
• Сера (S) — есть во всех марках.
• Марганец (Mn).
• Железо (Fe).
• Медь (Cu) — есть во всех марках.
• Цинк (Zn).
• Мышьяк (As)
• Кадмий Cd).
• Олово (Sn).
• Сурьма (Sb).
• Свинец (Pb).
• Висмут (Bi).

Подробный химический состав никеля разных марок представлен в таблице ниже.

Сплав железа с никелем

Для улучшения свойств железа, используя различные добавки, получают сплавы. Ученые считали, что получить железоникелевый сплав, учитывая термодинамические свойства металлов, не составит никакого труда. Но на практике они столкнулись с проблемами. При взаимодействии металлов, во время получения сплава железа с никелем, в результате побочного окислительного процесса железо из двухвалентного состояния переходит в трехвалентное.

В результате снижается выход сплава и ухудшаются определенные физические свойства. Для решения этой проблемы в электролит добавляют амины и органические кислоты, которые образуют с трехвалентным железом соединения, обладающие малой растворимостью. В связи с этим эластичность осадка становится лучше, а для его равномерного распределения электролиты перемешивают. Полученный сплав железа с никелем называется инвар.

Процесс изготовления сплава

По своим внешним характеристикам и на ощупь инвар похож на сталь. И это вполне логично, ведь речь идет о сплаве черных металлов, где железо играет роль главной составляющей. В инваре содержится в пределах 0,01–0,1% углерода, но обычно это показатель находится у нижней границы, так как речь идет об очень чистом металле.

Для производства данного сплава железа и никеля применяют гальванический метод. Сопоставление свойств интересующих нас металлов показало, что создать инвар не так сложно. Но проблема оказалась в том, что в результате реакции железо переходит из двухвалентного в трехвалентное состояние. Этот побочный эффект и вызвал основные трудности при изготовлении столь важного сплава, приводя к сниженному выходу материала и понижению его физических характеристик.

Сократить негативный эффект удалось за счет комплекса добавок, содержащего органические вещества, кислоты, амины. Таким образом получили соединения низкой растворимости с трехвалентным железом, улучшив качества материала.

Избавиться от осадка позволяет метод эффективной диффузии электролитического раствора. Последний содержит в себе сернокислое железо, борную кислоту, сахарин, сернокислый никель и сульфат натрия.

При использовании пластин никеля и железа важно учитывать размер пластины. В некоторых случаях соединения получают при помощи электрических печей.

Применение сплава инвар

Незначительный температурный коэффициент расширения позволяет использовать его для производства:

• деталей контрольно-измерительных приборов;
• лент и проволоки для геодезических работ;
• несущих конструкций лазера;
• деталей часовых механизмов, маятников хронометров;
• проката: горячекатаного прутка и листа, холоднокатаной ленты, бесшовных труб, кованых прутков.

Для увеличения прочности производят холодную пластическую деформацию сплава железа с никелем, а затем делают низкотемпературную термообработку. Для большей стойкости к коррозии при обычных атмосферных условиях его поверхность полируют и наносят защитный слой, если изделие предназначается для использования в агрессивных средах. Антикоррозийные свойства инвара также повысятся при добавлении в его состав около 12 % хрома, при этом он сохраняет постоянную упругость при нагревании до 100 градусов.

Сплавы на основе никеля

Никель — элемент десятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель — это пластичный, ковкий, переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида. Химически малоактивен.

В современных турбинах и реактивных двигателях важнейшей деталью являются лопатка турбины (рис. 43). Мощность реактивного двигателя в большей степени зависит от максимальной температуры рабочего тела (газа), при которой длительное время могут работать лопатки. В современных реактивных двигателях лопатки турбин разогреваются до 700 – 900оС, и имеется тенденция повышения этой температуры.

Для лопаток турбин применяют аустенитные стали и сплавы на основе никеля и кобальта.

Преимущественное применение имеют сплавы никеля, содержащие, как правило, хром (в количестве около 15 – 20%) и другие довольно многочисленные присадки, правда, уже в значительно меньших количествах (алюминий, титан, вольфрам, молибден, ванадий и др.).

Рис. 43 Изделия из никелевых сплавов

Как и аустенитные стали, сплавы на основе никеля могут быть разделены на гомогенные (так называемые нихромы и инконели) и стареющие (так называемые нимоники).

Нихром — это обобщающее название класса сплавов на никелевой основе, предназначенных для резисторов и нагревательных элементов. Наиболее распространена марка – Х20Н80.

Нихром – сплав никеля и хрома, в котором в зависимости от марки сплава содержится 55-78% никеля (Ni); 15-23% хрома (Cr); 1,5% марганца (Mn); железо, алюминий и др. составляют оставшуюся часть. По причине большего содержания никеля Х20Н80 является более дорогим. Типичные изделия из нихрома это нихромовая проволока и лента из нихрома (рис. 44). Проволока из нихрома изготавливается диаметром от 0,3 до 10 мм. Размеры нихромовой ленты колеблются по толщине от 0,1 до 3,2 мм и шириной от 6 до 250мм.

Рис. 44 Изделия из нихрома

Никелевые сплавы с присадками легирующих элементов — Ti, Al, Сг, применяемые для изготовления наиболее напряженных деталей газотурбинных двигателей и др. силовых установок, работающих при высоких температурах. Никель при 800° имеет длительную прочность за 100 час. около 4 кг/мм2, присадка 20% Сг упрочняет твердый раствор сравнительно мало, но повышает окалиностойкость сплава; повышение предела длительной прочности не превышает 25—30%. Введение в нихромовые сплавы Ti в количестве 2,5—3% при небольшой добавке алюминия (0,7%) обеспечивает существенное повышение их жаропрочности вследствие образования при умеренных температурах высоко дисперсной интерметаллидной γʹ– фазы; в результате процессов дисперсионного твердения повышается сопротивление сплавов пластической деформации как при комнатной, так и при высоких температурах. Некоторое увеличение содержания алюминия (при наличии добавки титана) еще больше повышает жаропрочные свойства сплавов на никелевой основе вследствие увеличения количества образующихся при термической обработке дисперсных фаз.

Одним из факторов, определяющих жаропрочность, является высокое сопротивление ползучести. Жаропрочность сплавов оценивается пределами длительной прочности или ползучести при высоких температурах, и связана, в первую очередь, с их структурой и составом. По структуре жаропрочные сплавы должны быть многофазными с прочными границами зёрен и фаз. В никелевых жаропрочных сплавах сказанное обеспечивается многокомпонентным легированием. При этом жаропрочность сплавов тем выше, чем больше объёмная доля упрочняющих фаз и чем выше их термическая стабильность, то есть устойчивость против растворения и коагуляции при повышении температуры.

Высокая стойкость против коррозии в ряде агрессивных сред, жаропрочность, большое омическое сопротивление и некоторые другие специальные свойства никеля и его сплавов обусловливают применение этих материалов в химическом машиностроении, электрохимической и других отраслях промышленности. При изготовлении сварной аппаратуры для химической промышленности используют преимущественно никель марки Н0 (не менее 99,93% Ni). В среднем для этого никеля в отожженном состоянии временное сопротивление 38—45 кгс/мм2, относительное удлинение 32—50%. В сварных изделиях применяют сплавы никеля с медью, хромом, алюминием и другими элементами.

Сварка никелевых сплавов

Сварка никеля и его сплавов затрудняется прежде всего склонностью к росту зерна при высоких температурах. При этом по границам крупных зерен располагаются легкоплавкие хрупкие эвтектики: Ni3S-Ni с температурой плавления 645оС и Ni3P-Ni с температурой плавления 880оС. Появление этих эвтектик снижает прочность межзёренных границ и при кристаллизации, в полужидком состоянии металла, под действием растягивающих напряжений возникают горячие трещины.

Второй серьезной проблемой является образование газовых пор. В никеле хорошо растворяется водород и в меньшей степени азот. Кроме того, водород способен взаимодействовать с оксидом никеля NiO и образовывать воду. Азот взаимодействует с оксидом никеля NiO и образует летучие нитриды Ni3N. Углерод также вступает в реакцию с NiO и образует СО. Эти процессы и приводят к образованию пор.

Третьей проблемой при сварке никеля и его сплавов является высокое поверхностное натяжение расплавленного никеля, что уменьшает глубину проплавления металла. Это требует увеличения угла разделки кромок деталей или применения активирующих флюсов.

Для сварки под слоем флюса (рис. 45) применяют проволоки марки НМц2,5, НП-0, НП-1, Нп-2 и бескислородные солевые флюсы типа 48-ОФ-6 и АНФ-573.

Рис. 45 Сварка под флюсом сплавов на основе никеля

Коррозионная стойкость никелевых сплавов

Для никеля характерно благоприятное сочетание свойств: высокой коррозионной стойкости во многих агрессивных средах, высоких механических свойств, хорошей обрабатываемости в горячем и холодном состоянии. Никель обладает способностью растворять в большом количестве многие элементы, такие как хром, молибден, железо, медь. Наиболее важными легирующими элементами в коррозионностойких никелевых сплавах являются хром, молибден и медь.

Коррозионная стойкость одних никелевых сплавов связана с пассивностью, а других — с тем, что они имеют достаточно высокий равновесный потенциал и не замещают водород в кислых средах. Этим объясняется большое число сред, в которых никелевые сплавы могут с успехом использоваться: кислоты, соли и щелочи (как с окислительным, так и с неокислительным характером), морская и пресная вода, а также атмосфера.

Коррозионностойкие никелевые сплавы относятся к следующим трем основным системам легирования: Ni-Mo; Ni-Cr и Ni-Cr-Mo.

Современные высоколегированные свариваемые структурно стабильные коррозионностойкие сплавы на основе никеля включают:

• — никельмолибденовые сплавы [марок Н65М-ВИ (ЭП982-ВИ), Н70МФВ-ВИ (ЭП814А-ВИ), Hastelloy В-2, Nimofer S6928], имеющие исключительно высокую стойкость в средах неокислительного характера — в соляной, фосфорной, серной кислотах, влажном хлористом водороде, органических кислотах при повышенных температурах;
• — никельхромомолибденовые сплавы [марок ХН63МБ (ЭП758У), ХН65МВУ (ЭП760), ХН56МД, Hastelloy C-276, Hastelloy C-22, Nicrofer 5923hMo], обладающие высокой коррозионной стойкостью в широкой гамме высоко агрессивных сред окислительного и восстановительного характера; в водных растворах хлоридов меди (до 20 %) и железа (до 35 %); растворах серной, фосфорной, уксусной и муравьиной кислот, загрязненных ионами хлора и фтора; в сухом хлоре; мокром хлористоводородном газе; в кремне фтористоводородной кислоте; в смесях кислот и других агрессивных средах;
• — никельхромовые сплавы [марок ХН58В (ЭП795), Nicrofer6030], имеющие высокую стойкость в растворах азотной кислоты в присутствии фториона при высоких температурах.

Составы сплавов характеризуются сбалансированным содержанием основных (Мо, Cr, Cr + Мо) и дополнительных (V, W, Fe) легирующих элементов, а также регламентировано низким содержанием в них примесных элементов (С, Si, S, Р). Это обеспечивает сплавам высокую стойкость против общей коррозии в соответствующих средах и против различных видов локальной коррозии, технологичность при изготовлении различных видов металлургической и машиностроительной продукции.

Дополнительный материал к разделу никель, сплавы на основе никеля их марки и рекомендации по применению

Современные различные промышленные марки никеля.

• Н0, Н1 — Никель первичный, содержание Ni+Co — не менее 99,99% и 99,93% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде катодных листов, пластин, полос. Данные сплавы получают с помощью электролиза.
• Н2, Н3, Н4 — Никель первичный, содержание Ni+Co — не менее 99,8%, 98,6% и 97,6% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде пластин, полос, катодных листов, гранул, обрезов и слитков. Данные сплавы получают с помощью электролиза, переплава, прессования отходов никеля, огневого рафинирования.
• НП1, НП2, НП3, НП4 — Никель полуфабрикатный, содержание Ni+Co — не менее 99,99%, 99,5%, 99,3% и 99,0% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде никелевой проволоки, прутков, листов, полос и лент.
• НПА1, НПА2 — Никель полуфабрикатный анодный, содержание Ni+Co — не менее 99,7%, 99,0% соответственно. Никель данных марок выпускается в виде листов и стержней.
• НПАН — Никель полуфабрикатный анодный непассивирующийся (на поверхности изделий из никеля данной марки не образуется тонкая пленка с высоким сопротивлением), содержание Ni+Co — не менее 99,4%. Никель данной марки выпускается в виде стержней и листов.
• НК0,2 — Никель кремнистый, содержание Ni+Co — не менее 99,4%. Никель данной марки выпускается в виде проволоки.
• НМц1, НМц2, НМц2,5, НМц5 — Никель марганцевый, содержит до 98,5% Ni+Co (марка НМц1). Никель данных марок выпускается в виде проволоки.

Марки и применение сплавов на никелевой основе.

475

Магнитные сплавы

Эти сплавы находят широкое применение в электротехнике. Из них изготовляют постоянные магниты, сердечники трансформаторов, электроизмерительные приборы, электромагниты. Людям давно известно, что железо обладает магнитными свойствами и в результате этого оно находит множество применений.

Много позже было обнаружено, что такое же свойство присуще никелю и некоторым другим металлам. Изделия, изготовленные из магнитного сплава железа с никелем, также обладают способностью сохранять собственное магнитное поле, когда внешнее уже отсутствует. Причем это личное поле снова способно воздействовать на другие магнитные тела.

Структура полученного сплава

При плавлении сплав железа с никелем представляет собой растворенное твердое железо в никелевой основе. За счет подобного соединения удается повысить температуру структурной устойчивости на 200 °С. Проникновение никеля в железо происходит при достижении +500 °С, а ускорение наблюдается только при +800 °С.

Составляющая FeNi3 является основным структурным элементом сплава, поэтому содержание никеля доходит до 55%. Данный эффект связан с температурой обработки материала. Стоит оговориться, что предельная доля никеля составляет 60%.

Немаловажно, что одно железо в составе сплава не позволяет придать материалу необходимые свойства. Настолько важная временная стабильность инвара объясняется присутствием углерода и прочих примесей. К ним относятся кобальт, хром, углерод, марганец, фосфор. Также в составе сплава железа с никелем может быть кремний, сера, алюминий, магний, цирконий, титан. Их доля во многом определяется спецификацией сплава и производством. Так, суперинвар включает в себя примерно 5% кобальта, что достигается за счет отказа от 5% никеля. В еще одном варианте сплава – коваре – присутствует 54% железа, 29% никеля, 17% кобальта.

Никель, кобальт и их сплавы

Кобальт и никель являются элементами подгруппы железа. Все три элемента имеют схожие свойства, но есть и существенные различия. Оба металла обладают большей плотностью, чем железо, и значительно тверже и прочнее его. Они менее активны в химическом плане, отличаются коррозийной устойчивостью. Кроме этого, металлы ценят за большую стойкость по отношению к газовой коррозии.

Недостатками кобальта и никеля является их высокая токсичность и значительная стоимость относительно железа. Свое применение они находят для антикоррозийного наружного покрытия изделий из углеродистых сталей и железа путем электрохимических реакций. А также они применяются для изготовления узлов и деталей, требующих усиленной прочности и твердости. Следует отметить особое значение сплавов железа, никеля и кобальта, которые носят названия коинвар, инвар, супермаллой, пермаллой и маллой. Основное их достоинство заключается в высоких магнитных свойствах. Эти сплавы используют для производства магнитопроводов различных электромагнитных устройств.

Влияние примесей на свойства металла

Сера является одной из наиболее вредных примесей. Она придает никелю краcноломкость, из-за которой ухудшаются свойства металла при обработке давлением. Чтобы нейтрализовать действие серы, добавляют марганец и/или магний.

Углерод в количестве до 0,1 % никак не влияет на свойства металла, однако при большем содержании этого элемента он выпадает из твердого раствора при отжиге и снижает пластичность холодного никеля.

При содержании висмута и свинца в количестве от 0,002 % становится невозможной горячая обработка металла: так как эти элементы почти не растворяютися в твердом состоянии, из-за них разрушается слиток. Поэтому во всех марках никеля количество свинца и висмута ограничено 0,001 и 0,0006 % соответственно.

Алюминий увеличивает электросопротивление никеля. Данный элемент содержится в самой чистой марке — Н0. Кроме того, широко применяются сплавы никеля и алюминия: у них высокая жаропрочность и устойчивость к коррозии.

Железо не оказывает ощутимого влияния на свойства никеля. Кремний раскисляет основной металл, благодаря чему благоприятно влияет на его литейные свойства, химическую стойкость и прочность.

Кобальт повышает жаростойкость, жаропрочность и прочность никеля, а марганец оказывает положительные влияние на технологические и механические свойства металла, улучшает его электросопротивление.

Сплав ковар

Смесь состоит из металлов, обладающих отличными механическими свойствами. Их легко обрабатывать, они без труда подвергаются прокатке, протяжке, ковке и штамповке. А сплав кобальта, никеля и железа иначе называется ковар. Удачно подобранное сочетание химических элементов обеспечивает материалу отличные характеристики. Данный сплав имеет хорошую теплопроводность, высокий коэффициент удельного электрического сопротивления и близкие к нулю показатели линейного расширения в большом интервале температур. Единственным недостатком является низкая коррозийная стойкость в сырой среде, поэтому часто используют защитные покрытия из серебра. Ковар широко применяется в промышленности для производства:

• труб, лент и проволоки;
• конденсаторов;
• корпусов оборудования в приборостроении;
• деталей в радиоэлектронике;
• корпусов в электровакуумной отрасли.

Содержание в сплаве дорогого кобальта и никеля увеличивает стоимость материала, но хорошие характеристики и продолжительная эксплуатация покрывают первоначальные вложения.

Свойства и характеристики жаропрочных сплавов

Рассмотрим их на примере наиболее распространённых марок.

Сплав ЭП747 (или ХН45Ю) применяется в металлургии для изготовления роликов рольгангов, по которым перемещаются слитки. Кроме железа и никеля (содержание никеля 44…46%), содержит также хром и алюминий. Сплав выплавляется в электропечах, после чего проходит горячую пластическую деформацию, температурный интервал которой находится в диапазоне 1280…8500С (первая температура – начало деформирования, вторая – окончание). Сплав хорошо поддаётся термической обработке и электродуговой сварке. Сортамент – листы толщиной до 2 мм и прутки.

Физико-механические показатели сплава ХН45Ю составляют:

• Механическая прочность – от 600 МПа при комнатных температурах, до 150 МПа при температуре 8000С;
• Жаростойкость на спокойном воздухе – до 1300…13500С;
• Интенсивность окисления, г/м2∙ч — не более 170;
• Коэффициент теплопроводности при температурах эксплуатации, Вт/м2 ∙К – 17,5…24,5;
• Модуль Юнга при температурах эксплуатации, ГПа – 12,5…17,5.

Сплав ЭИ602 (или ХН75МБТЮ) используется для внутренней облицовки камер сгорания металлургических и термических печей при температурах, не превышающих 900…9500С. Кроме железа и никеля, содержит также хром, титан, молибден, алюминий и ниобий. Ввиду более сложного состава, который включает в себя весьма разнородные химические элементы, после выплавки в электропечах подвергается горячей деформации в гораздо более узком диапазоне температур: 1180…12800С. В отличие от предыдущего сплава, ХН75МБТЮ более пластичен, в частности, допускает глубокую вытяжку. Поэтому из него можно изготавливать полые детали машин, которые будут далее эксплуатироваться при высоких температурах. Хорошо сваривается всеми видами электросварки.

Интенсивное образование окалины на поверхности данного сплава начинается лишь при температурах от 1250…12800С. Сплав поставляется только в виде листов — горячей, либо холодной прокатки.

Физико-механические показатели сплава ХН75МБТЮ составляют:

• Механическая прочность – от 860 МПа при комнатных температурах, до 177 МПа при температуре 9000С;
• Длительная прочность и термическая выносливость, МПа, не менее — 190;
• Коэффициент теплопроводности при температурах эксплуатации, Вт/м2 ∙К – 20,2…19,3;
• Модуль Юнга при температурах эксплуатации, ГПа – 19,0…10,2.

Сплав ЭИ868 (или ХН60ВТ) отличается еще более высокой жаростойкостью и стойкостью от воздействия агрессивных сред. Поэтому он используется для изготовления лопаток газовых турбин, работающих при температурах 950…10000С. В химическом составе сплава в больших количествах имеют вольфрам и хром, присутствует также титан. Сортамент сплава – листы, пруток и проволока. Сплав обладает характеристиками обрабатываемости и свариваемости, схожими со сплавом ХН75МБТЮ, однако выделяется более высокими показателями жаростойкости, самыми высокими из жаропрочных железоникелевых сплавов: интенсивность окисления при температурах эксплуатации 10000С не превышает 0,6…0,8 г/м2∙ч. Структура и прочность сплава не изменяются даже после 30…35 циклов нагрева и охлаждения.
Остальные физико-механические показатели сплава ЭИ868 составляют:

• Механическая прочность – от 800 МПа при комнатных температурах, до 43 МПа при температуре 10000С;
• Длительная прочность и термическая выносливость, МПа, не менее — 210;
• Коэффициент теплопроводности при температурах эксплуатации, Вт/м2 ∙К – 28…24;
• Модуль Юнга при температурах эксплуатации, ГПа – 19,0…2,0.

Сплавы ални

Ални – это групповое название магнитных сплавов «железо-никель-алюминий». При увеличении концентрации алюминия и никеля в определенных пределах остаточная индукция уменьшается, а коэрцитивная сила возрастает. Чаще всего применяются сплавы, в которых алюминия от 11 до 18 %, а никеля — 20–34 %. Основными свойствами таких сплавов является электропроводность, теплопроводность и пластичность. Все они характеризуются хорошим свариванием.

Для использования сплавов при изготовлении магнитов их легируют кобальтом и медью. В этом случае материал приобретает твердость и хрупкость и имеет крупнозернистую структуру. Сплавы ални применяют как конструкционный материал для деталей газотурбинных и реактивных двигателей, работающих под воздействием высоких температур более 1000 градусов Цельсия продолжительное время, сохраняя металл без повреждений.

Понятие прецизионных сплавов

Прецизионные сплавы отличаются от любых других тем, что в них основной металл обретает предварительно выбранные дополнительные характеристики. Они имеют уникальные физические, химические и механические свойства. Нужно понимать, что особенности сплава зависят от содержания в нем каждого из компонентов, таких как железо, никель, медь, кобальт и другие металлы.

Отдельно стоит сказать о прецизионных сплавах с «аномальными свойствами», как их принято обозначать. Их физические характеристики могут сохраняться либо претерпевают минимальные изменения под действием таких внешних факторов, как:

• температура;
• магнитное и электрическое поле, а именно здесь важны такие их свойства, как амплитуда, частота, фаза, поляризация;
• изменение уровня механической нагрузки;
• реактивные среды.

Чаще всего используются примерно двенадцать прецизионных сплавов, в том числе: элинвар, константан, перминвар, манганин, инвар. Инваром называется сплав никеля с железом, о котором говорится в данной статье.