Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Тінідур нім Tinidur за початковими буквами нім TItan NIckel DURable жароміцна сталь аустенітного класу розроблена у 1936

Тінідур

Тінідур

Тінідур (нім. Tinidur — за початковими буквами нім. TItan + NIckel + DURable) — жароміцна сталь аустенітного класу, розроблена у 1936 році в Німеччині інженерами-металургами Г. Банделем (нім. G. Bandel) і К. Гебхардтом (нім. K. Gebhard) — співробітниками дослідницького відділення компанії «Friedrich Krupp AG» (м. Вульфрат).

Історія створення жароміцної сталі

В Німеччині систематичні дослідження жароміцності різних матеріалів були розпочаті у 1935–1936 роках Авіаційним центром (нім. «Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt» — Німецький науково-дослідний інститут авіації). Родоначальником досліджень у цій області, що проводилися стосовно до турбонагнітачів авіаційних двигунів, є Франц Болленрат (нім. Franz Bollenrath) — в 1940-і роки директор НДІ авіаційних матеріалів DVL.

Сталь тінідур у початковому варіанті мала позначення «Р-193». Зміцнення сталі за високих температур (опір повзучості) передбачалося забезпечити дисперсними виділеннями термічно стійких карбідів, для чого у склад стали вводили вуглець (0,5 %) і титан (2 %). Згодом було встановлено, що дисперсійне тверднення відбувається і за відсутності вуглецю — за рахунок дисперсних виділень інтерметалідної сполуки Ni3Ti. Після цього вміст вуглецю зменшили до 0,1 %. Покращеним варіантом цієї сталі став тінідур. Через 4-5 років аналогічна ситуація повторилась у Великій Британії при розробці жароміцного нікелевого сплаву «німонік», опір повзучості якого також сподівались отримати за рахунок дисперсних виділень карбідів титану. В кінцевому підсумку виявилось, що високотемпературна міцність матеріалу зобов'язана дисперсним виділенням інтерметаліду Ni3(Ti, Al).

Хімічні склади німецьких аустенітних жароміцних сталей тінідур
Марка
сталі 		%C %Mn %Si %Ni %Cr %Mo %Ti %Al % ін.
елементів
P-193 0,5 0,6 0,6 30 30 - 2 - Fe-основа
Тінідур 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-основа
А286 0,05 1,35 0,55 25 15 1,25 2,0 0,2 0,3V

Призначення легувальних елементів в аустенітних сталях тінідур:

  • Ni — зміцнює й стабілізує аустенітну структуру, утворює гамма-штрих фазу та перешкоджає утворенню небажаних фаз.
  • Cr — забезпечує стійкість до газової корозії й зміцнює твердий розчин.
  • Ti і Al — основні хімічні елементи, що забезпечують дисперсне тверднення сплаву.

Сталь піддавалась загартуванню з температури 1125 °C у воді й старінню при температурі 750 °C. При правильно підібраній термообробці відбувається виділення з аустенітної матриці дисперсних кристалів інтерметалідної фази Ni3(Ti, Al).

Застосування у реактивному моторобудуванні

image
Турбореактивний двигун з лопатками турбіни з матеріалу тінідур

У 1937 році німецький конструктор Ганс фон Огайн, обрав тінідур для виготовлення теплонапружених вузлів конструкції й розпочав розроблення першого повітряно-реактивного двигуна «HeS 3» (нім. HeS - Heinkel Strahltriebwerke) літака He 178.

До 1939 року конструктори Ансельм Франц (нім. Anselm Franz), Отто Мадер (нім. Otto Mader) і головний металург Гайнріх Аденштедт (нім. Heinrich Adenstedt) моторного відділу авіабудівної компанії «Junkers», (нім. «Junkers Motorenbau GmbH») в Магдебурзі, за результатами порівняльних випробувань наявних в Німеччині матеріалів, обрали жароміцну сталь тінідур, як найкращий матеріал для лопаток турбіни двигуна на робочі температури 600–700 °C.

До 1943 року зусиллями відділу матеріалів «Junkers Motorenbau GmbH» в Дессау було розв'язано проблему надійності та стабільності характеристик експлуатаційної міцності монолітних лопаток зі сталі тінідур двигуна «Jumo-004». З 1943 року у зв'язку зі зростанням дефіциту легувальних елементів компанією «Friedrich Krupp AG» було розроблено декілька варіантів жароміцних сталей економного легування, у цьому числі сталі хромадур (нім. Cromadur) та ванідур (нім. Vanidur). В сталі хромадур, що призначалась для виготовлення робочих і соплових лопаток, нікель замінено марганцем, котрий як і нікель розширює область гамма-твердого розчину. Викликане такою заміною зниження окалиностійкості сплаву частково компенсувалось вмістом кремнію. У сталі ванідур (за маркуванням компанії — «V2A-ED»), призначеній для виготовлення дисків ротора турбіни, вольфрам (1 % W) замінено на ванадій (1 % V). Сталь сінідур (нім. Sinidur) характеризувалась карбідним та інтерметалідним зміцненням. Склад згаданих сталей подано у таблиці.

Хімічні склади німецьких аустенітних жароміцних сталей-замінників сплаву тінідур на робочі температури 600…700 °C
Марка
сталі 		%C %Mn %Si %Ni %Cr %Mo %W %Ti %Al % ін.
елементів
Хромадур 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 N2
Ванідур 0,1 0,2-0,4 0,3-0,6 10,0-11,0 17,0-18,0 - - 0,5-0,7 - 1%V
Сінідур 0,25 - - 24 19 2,0 1,0 2,2-3,0 1,0 -

Повоєнне застосування сталі тінідур у США

В кінці 1940-х років у США під керівництвом Гюнтера Молінґа (англ. Gunter Mohling) — заступника директора з досліджень компанії «Allegheny Ludlum Steel Corp» було створено покращений варіант сталі тінідур, що отримав маркування А286. Сталь А286 відрізняється від базової додаванням молібдену (1,3 %) й уточненим вмістом деяких елементів. Призначення молібдену — підвищення пластичності зразків з надрізом при підвищених температурах. Вперше застосована у 1950 році для виготовлення дисків турбіни, згодом, корпусів турбіни, силових деталей форсажної камери повітряно-реактивних двигунів, лопаток і дисків газових турбін та компресорів. При виготовленні дисків турбіни сталь замінено в середині 1960-х років нікель-залізним сплавом «Інкалой 901» (IN901). Випуск різних напівфабрикатів сталі А286 у США здійснювали відразу п'ять металургійних фірм: «Allegheny Ludlum», «Carpenter Technology», «Republic Steel/Special Metalls Division», «Superior Tube», «Universal Cyclopes», що свідчить про масштаби її застосування в авіа- та ракетній промисловості США.

Сплав хромадур випускався у США під маркою AF-71.

Див. також

Примітки

  1. Bandel G., Gebhard K. Warmfeste Stähle für den Gasturbinen. Essen, 1943
  2. High-Temperature Alloys. Metallurgical Problems of Gas Turbine Components. FLIGHT, October 30th, 1947, p.500
  3. Griffiths W.T. Aircraft Production, 1947, v. 9, N 110, pp. 444–447
  4. Fleischmann M. Research Institute for Materials of the DVL. CIOS Report XXVII-28, Item 21
  5. Decker, R. F. Evolution of Wrought Age-Hardenable Superalloys // The Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, v. 58, № 9, 2006.
  6. Schlaifer R. Development of Aircraft Engines. — Boston, 1950.
  7. Mohling G. et.al. Superalloys for High Temperature Service in Gas Turbins and Jet Engines. // Metal Progress, 1946, v. 50, N 1, pp. 97-122

Посилання

  • John Foster Jr. (англ.)
  • Hirschel E. H., Prem H., Madelung G. Aeronautical Research in Germany. — Springer. — 252 p. — . (англ.)

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Tinidur nim Tinidur za pochatkovimi bukvami nim TItan NIckel DURable zharomicna stal austenitnogo klasu rozroblena u 1936 roci v Nimechchini inzhenerami metalurgami G Bandelem nim G Bandel i K Gebhardtom nim K Gebhard spivrobitnikami doslidnickogo viddilennya kompaniyi Friedrich Krupp AG m Vulfrat Istoriya stvorennya zharomicnoyi staliV Nimechchini sistematichni doslidzhennya zharomicnosti riznih materialiv buli rozpochati u 1935 1936 rokah Aviacijnim centrom nim Deutsche Versuchsanstalt fur Luftfahrt Nimeckij naukovo doslidnij institut aviaciyi Rodonachalnikom doslidzhen u cij oblasti sho provodilisya stosovno do turbonagnitachiv aviacijnih dviguniv ye Franc Bollenrat nim Franz Bollenrath v 1940 i roki direktor NDI aviacijnih materialiv DVL Stal tinidur u pochatkovomu varianti mala poznachennya R 193 Zmicnennya stali za visokih temperatur opir povzuchosti peredbachalosya zabezpechiti dispersnimi vidilennyami termichno stijkih karbidiv dlya chogo u sklad stali vvodili vuglec 0 5 i titan 2 Zgodom bulo vstanovleno sho dispersijne tverdnennya vidbuvayetsya i za vidsutnosti vuglecyu za rahunok dispersnih vidilen intermetalidnoyi spoluki Ni3Ti Pislya cogo vmist vuglecyu zmenshili do 0 1 Pokrashenim variantom ciyeyi stali stav tinidur Cherez 4 5 rokiv analogichna situaciya povtorilas u Velikij Britaniyi pri rozrobci zharomicnogo nikelevogo splavu nimonik opir povzuchosti yakogo takozh spodivalis otrimati za rahunok dispersnih vidilen karbidiv titanu V kincevomu pidsumku viyavilos sho visokotemperaturna micnist materialu zobov yazana dispersnim vidilennyam intermetalidu Ni3 Ti Al Himichni skladi nimeckih austenitnih zharomicnih stalej tinidur Marka stali C Mn Si Ni Cr Mo Ti Al in elementiv P 193 0 5 0 6 0 6 30 30 2 Fe osnova 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 osnova A286 0 05 1 35 0 55 25 15 1 25 2 0 0 2 0 3V Priznachennya leguvalnih elementiv v austenitnih stalyah tinidur Ni zmicnyuye j stabilizuye austenitnu strukturu utvoryuye gamma shtrih fazu ta pereshkodzhaye utvorennyu nebazhanih faz Cr zabezpechuye stijkist do gazovoyi koroziyi j zmicnyuye tverdij rozchin Ti i Al osnovni himichni elementi sho zabezpechuyut dispersne tverdnennya splavu Stal piddavalas zagartuvannyu z temperaturi 1125 C u vodi j starinnyu pri temperaturi 750 C Pri pravilno pidibranij termoobrobci vidbuvayetsya vidilennya z austenitnoyi matrici dispersnih kristaliv intermetalidnoyi fazi Ni3 Ti Al Zastosuvannya u reaktivnomu motorobuduvanniTurboreaktivnij dvigun z lopatkami turbini z materialu tinidur U 1937 roci nimeckij konstruktor Gans fon Ogajn obrav tinidur dlya vigotovlennya teplonapruzhenih vuzliv konstrukciyi j rozpochav rozroblennya pershogo povitryano reaktivnogo dviguna HeS 3 nim HeS Heinkel Strahltriebwerke litaka He 178 Do 1939 roku konstruktori Anselm Franc nim Anselm Franz Otto Mader nim Otto Mader i golovnij metalurg Gajnrih Adenshtedt nim Heinrich Adenstedt motornogo viddilu aviabudivnoyi kompaniyi Junkers nim Junkers Motorenbau GmbH v Magdeburzi za rezultatami porivnyalnih viprobuvan nayavnih v Nimechchini materialiv obrali zharomicnu stal tinidur yak najkrashij material dlya lopatok turbini dviguna na robochi temperaturi 600 700 C Do 1943 roku zusillyami viddilu materialiv Junkers Motorenbau GmbH v Dessau bulo rozv yazano problemu nadijnosti ta stabilnosti harakteristik ekspluatacijnoyi micnosti monolitnih lopatok zi stali tinidur dviguna Jumo 004 Z 1943 roku u zv yazku zi zrostannyam deficitu leguvalnih elementiv kompaniyeyu Friedrich Krupp AG bulo rozrobleno dekilka variantiv zharomicnih stalej ekonomnogo leguvannya u comu chisli stali hromadur nim Cromadur ta vanidur nim Vanidur V stali hromadur sho priznachalas dlya vigotovlennya robochih i soplovih lopatok nikel zamineno margancem kotrij yak i nikel rozshiryuye oblast gamma tverdogo rozchinu Viklikane takoyu zaminoyu znizhennya okalinostijkosti splavu chastkovo kompensuvalos vmistom kremniyu U stali vanidur za markuvannyam kompaniyi V2A ED priznachenij dlya vigotovlennya diskiv rotora turbini volfram 1 W zamineno na vanadij 1 V Stal sinidur nim Sinidur harakterizuvalas karbidnim ta intermetalidnim zmicnennyam Sklad zgadanih stalej podano u tablici Himichni skladi nimeckih austenitnih zharomicnih stalej zaminnikiv splavu tinidur na robochi temperaturi 600 700 C Marka stali C Mn Si Ni Cr Mo W Ti Al in elementiv Hromadur 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 N2 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 Povoyenne zastosuvannya stali tinidur u SShAV kinci 1940 h rokiv u SShA pid kerivnictvom Gyuntera Molinga angl Gunter Mohling zastupnika direktora z doslidzhen kompaniyi Allegheny Ludlum Steel Corp bulo stvoreno pokrashenij variant stali tinidur sho otrimav markuvannya A286 Stal A286 vidriznyayetsya vid bazovoyi dodavannyam molibdenu 1 3 j utochnenim vmistom deyakih elementiv Priznachennya molibdenu pidvishennya plastichnosti zrazkiv z nadrizom pri pidvishenih temperaturah Vpershe zastosovana u 1950 roci dlya vigotovlennya diskiv turbini zgodom korpusiv turbini silovih detalej forsazhnoyi kameri povitryano reaktivnih dviguniv lopatok i diskiv gazovih turbin ta kompresoriv Pri vigotovlenni diskiv turbini stal zamineno v seredini 1960 h rokiv nikel zaliznim splavom Inkaloj 901 IN901 Vipusk riznih napivfabrikativ stali A286 u SShA zdijsnyuvali vidrazu p yat metalurgijnih firm Allegheny Ludlum Carpenter Technology Republic Steel Special Metalls Division Superior Tube Universal Cyclopes sho svidchit pro masshtabi yiyi zastosuvannya v avia ta raketnij promislovosti SShA Splav hromadur vipuskavsya u SShA pid markoyu AF 71 Div takozhZharomicni splaviPrimitkiBandel G Gebhard K Warmfeste Stahle fur den Gasturbinen Essen 1943 High Temperature Alloys Metallurgical Problems of Gas Turbine Components FLIGHT October 30th 1947 p 500 Griffiths W T Aircraft Production 1947 v 9 N 110 pp 444 447 Fleischmann M Research Institute for Materials of the DVL CIOS Report XXVII 28 Item 21 Decker R F Evolution of Wrought Age Hardenable Superalloys The Journal of the Minerals Metals and Materials Society v 58 9 2006 Schlaifer R Development of Aircraft Engines Boston 1950 Mohling G et al Superalloys for High Temperature Service in Gas Turbins and Jet Engines Metal Progress 1946 v 50 N 1 pp 97 122PosilannyaJohn Foster Jr angl Hirschel E H Prem H Madelung G Aeronautical Research in Germany Springer 252 p ISBN 978 3 540 40645 7 angl

Дата публікації:
Топ