| Stål Thinidur | |
|---|---|
| Kemisk sammensætning | |
| Fe - 51 % Ni - 30 % Cr - 15 % Ti - 2 % Mn - 0,8 % Si - 0,8 % C - 0,13 % Urenheder: 0,27 % | |
| legeringstype | |
| Austenitisk stål | |
| Mekaniske egenskaber | |
| varmebestandig legering | |
| Fysiske egenskaber | |
| Massefylde | 7,92 g/ cm3 |
| Trækstyrke ved 800 °C | 245 MPa |
| Trækstyrke ved 600 °C | 600 MPa |
| Krybegrænse (1 % på 300 timer) ved 600 °C | 430 MPa |
| Analoger | |
| A286 | |
Tinidur ( it. tinidur - med begyndelsesbogstaver titanium + nikkel + stærk) - varmebestandigt stål af austenitisk klasse, udviklet i 1936 i Tyskland af metallurgiske ingeniører G. Bandel G. Bandel og K. Gebhardt K. Gebhard - ansatte i forskningsafdeling for Krupp - Friedrich Krupp , Wulfrat [1] .
I Tyskland blev arbejdet med en systematisk undersøgelse af forskellige materialers varmebestandighed startet i 1935-1936 af Aviation Center DVL Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt . Grundlæggeren af forskning på dette område, udført i relation til turboladere til flymotorer, er Franz Bollenrath Franz Bollenrath , direktør for Institut for Luftfartsmaterialer (Inst. für Werkstoff-Forschung der DVL) i 1940'erne [2] .
Stål Tinidur i den originale version havde betegnelsen R-193. Hærdning af stål ved høje temperaturer ( krybemodstand ) skulle være forsynet med dispergerede bundfald af termisk resistente karbider , for hvilke kulstof (0,5%) og titanium (2%) blev indført i stålsammensætningen. Senere blev det fundet, at udfældningshærdning også forekommer i fravær af kulstof på grund af dispergerede præcipitater af Ni 3 Ti intermetalliske forbindelse. Derefter blev kulstofindholdet reduceret til 0,1%. En forbedret version af dette stål var Tinidur. Efter 4-5 år gentog en lignende situation sig i England under udviklingen af en varmebestandig nikkellegering " nimonic ", hvis krybemodstand også forventedes at blive opnået på grund af spredte udfældninger af titaniumcarbider [3] [4 ] . I sidste ende viste det sig, at materialets højtemperaturstyrke skyldes dispergerede bundfald af Ni 3 (Ti,Al) intermetalliske forbindelse.
Kemiske sammensætninger af tyske austenitiske varmebestandige stål Tinidur [5]| Stålkvalitet _ |
%C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %Ti | %Al | % andre varer |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P-193 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | tredive | tredive | - | 2 | - | Fe-base |
| 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-base |
| A286 | 0,05 | 1,35 | 0,55 | 25 | femten | 1,25 | 2.0 | 0,2 | 0,3V |
Udpegning af legeringselementer i austenitiske stål Tinidur: Ni - styrker og stabiliserer den austenitiske struktur, danner en gamma-prime fase og forhindrer dannelsen af uønskede faser. Cr - giver modstand mod gaskorrosion og styrker den faste opløsning. Ti og Al er hovedelementerne, der giver udfældningshærdning af legeringen. Stålet blev bratkølet fra 1125°C i vand og ældet ved 750°C. Ved korrekt valgt varmebehandling sker adskillelsen af dispergerede krystaller af den intermetalliske fase Ni 3 (Ti, Al) fra den austenitiske matrix.
I 1937 valgte den tyske designer von Ohain Tinidur til fremstilling af varmebelastede strukturelle komponenter og begyndte at udvikle den første HeS -jetmotor (tysk) til He 178 -flyet [6] .
I 1939 var designerne Anselm Franz Anselm Franz , Otto Mader Otto Mader og chefmetallurgen Heinrich Adenstedt Heinrich Adenstedt fra motorafdelingen af Junkers - firmaet (Junkers Motorenbau) i Magdeburg ifølge resultaterne af sammenlignende test af materialer tilgængelige i Tyskland, valgte Tinidur varmebestandigt stål som det bedste materiale til vingerne og turbineskiven på Jumo-004- motoren til driftstemperaturer på 600-700°C [7] .
Allerede tidlige test har vist, at selv identiske klinger viser en stor variation i holdbarhed. I 1943 havde materialeafdelingen hos Junkers Motorenbau i Dessau løst problemet med pålidelighed og stabilitet af ydeevneegenskaberne for smedede klinger lavet af Tinidur-stål ved omhyggeligt at kontrollere klingefremstillingsprocessen, primært selve smedningsprocessen. Senere, på grund af den manglende svejsning af Tinidur stålplader, blev der udviklet en dybtrækningsproces, hvor en tynd flad skive tjente som et emne til en hul klinge. Ifølge arbejdsintensiteten i fremstillingen viste hule blade sig at være mere økonomiske end monolitiske [8] .
For at komme væk fra sammensætningen med 30 procent nikkel udviklede Krupp det varmebestandige svejsbare stål Chromadur. Teknologien til fremstilling af et hult blad af en fleksibel flad plade af Chromadur-stål og efterfølgende svejsning af emnet langs bagkanten viste sig at være at foretrække i forhold til dybtrækning. Som et resultat viste Chromadur hule klinger højere pålidelighed sammenlignet med dem, der var fremstillet af Tinidur stål, selv på trods af den lavere krybemodstand fra førstnævnte [8] .
I 1943, på grund af den stigende mangel på legeringselementer, som forberedelse til produktionen af en seriel modifikation af Jumo-004В-motoren, udviklede Krupp flere varmebestandige stål af økonomisk legering, herunder Chromadur og Vanidur. I Hromadur-stål beregnet til blade og dyser blev nikkel erstattet af mangan, der ligesom nikkel udvider området for gamma-fast opløsning. Faldet i legeringens kedelstensmodstand forårsaget af en sådan udskiftning kompenseres delvist af siliciumindholdet. I det andet stål, beregnet til fremstilling af turbinerotorskiver, er den originale kvalitet Krupp V2A-ED, wolfram (1% W) er erstattet af vanadium (1% V). Sinidur stål - med hårdmetal og intermetallisk hærdning. Sammensætningen af disse stål er angivet i tabellen.
Kemiske sammensætninger af tyske austenitiske varmebestandige stål-erstatninger for Tinidur til driftstemperaturer på 600-700 °C| Stålkvalitet _ |
%C | %Mn | %Si | %Ni | %Cr | %Mo | %W | %Ti | %Al | % andre varer |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cromadur | 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 N 2 |
| 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 | - |
I slutningen af 1940'erne, i USA, under ledelse af Gunter Mohling Gunter Mohling [9] , vicedirektør for forskning hos Allegheny Ludlum Steel Corp. En forbedret version af Tinidur stål blev skabt, betegnet A286. Stål A286 adskiller sig fra den originale Tinidur ved tilsætning af molybdæn og det raffinerede indhold af nogle grundstoffer. Formålet med molybdæn (1,3%) er at øge plasticiteten af præparater med indhak ved forhøjede temperaturer. Den blev første gang brugt i 1950 til fremstilling af turbineskiver, senere turbinehuse, efterbrænderkraftdele , vinger og skiver til gasturbiner og kompressorer. Ved fremstillingen af turbineskiver blev den i midten af 1960'erne erstattet af nikkel-jernlegeringen Inkaloy 901 (IN901). Frigivelsen af forskellige halvfabrikata af A286 stål i USA blev udført af fem metallurgiske virksomheder på én gang: Allegheny Ludlum, Carpenter Technology, Republic Steel / Special Metalls Division, Superior Tube, Universal Cyclopes, hvilket angiver omfanget af dets brug i den amerikanske luftmissilindustri.
Cromadur-legeringen blev produceret i USA under betegnelsen AF-71. Især Allegheny Ludlum AF-71 til dele af gasturbinemotorer, raketter, skrogelementer [10] .