DIN EN 4571 E:2019-12
Прутки и профили из жаропрочного сплава авиационной серии FE-PA4901 (X12CrNiCoMoW21-20) с термообработкой на твердый раствор 100 мм

Стандартный №

DIN EN 4571 E:2019-12

Дата публикации

2019

Разместил

German Institute for Standardization

состояние

быть заменен

быть заменен

DIN EN 4571:2020

Последняя версия

DIN EN 4571:2020-05

сфера применения

Структура стандарта EN 4571 и техническая база

DIN EN 4571:2019 — это стандарт на жаропрочные сплавы, разработанный Европейской ассоциацией по стандартизации в аэрокосмической и оборонной промышленности (ASD-STAN). Он специально определяет требования к сплаву FE-PA4901 (X12CrNiCoMoW21-20) для аэрокосмической промышленности. Проект стандарта был выпущен в октябре 2019 года и в настоящее время находится на стадии официального голосования.

---

Химический состав материала и металлургические свойства

Сплав FE-PA4901 — это многокомпонентный армированный жаропрочный сплав, содержащий хром, никель, кобальт, молибден и вольфрам. Его химический состав отражает тенденции развития современных жаропрочных материалов. Сплав изготовлен на основе железа с добавлением 20–22,5% хрома для формирования защитного антиокислительного слоя, 19–21% никеля и 18,5–21% кобальта, обеспечивающих упрочнение твердого раствора, а композитная добавка молибдена (2,5–3,5%), вольфрама (2–3%) и ниобия (0,75–1,25%) дополнительно повышает жаропрочность и сопротивление ползучести. class='comparison-table'>ЭлементМинимальное содержание (%)Максимальное содержание (%)Основная функцияC0,080,16Карбидообразующий элементCr20,022,5Антиокислительная и коррозионная защитаNi19,021,0Аустенит СтабилизацияCo18,521,0Упрочнение твердого раствораMo2,503,50Высокая жаропрочностьW2,003,00Сопротивление ползучести

---

Требования к механическим свойствам и стандарты испытаний

Стандарт определяет показатели механических свойств сплава FE-PA4901 в состоянии, обработанном на твердый раствор. При комнатной температуре предел текучести материала (Rp0,2) должен быть не менее 305 МПа, предел прочности на растяжение (Rm) – от 690 до 880 МПа, а относительное удлинение (A) – не менее 35%. Что касается высокотемпературных свойств, после 23-часового испытания на прочность при 730 °C напряжение разрушения материала должно быть не менее 220 МПа, а относительное удлинение при разрыве – 10%. Твёрдость по Бринеллю не должна превышать 229 HB, что обеспечивает отличную обрабатываемость. Контроль размера зерна требует, чтобы зерна класса G4 занимали не менее 95% площади, при этом зерна размером менее G4 не должны превышать 5%. Зернистая структура ниже класса G не допускается.

---

Процесс термической обработки и контроль микроструктуры

Процесс термической обработки, указанный в стандарте, представляет собой обработку на твердый раствор: выдержка при температуре 1100-1180 °C в течение 1 часа с последующей закалкой в воде. Этот процесс предназначен для полного растворения легирующих элементов в аустенитной матрице, достигая однородной однофазной структуры, которая закладывает основу для возможной последующей обработки старением.

Контроль микроструктуры требует строгого соответствия EN 4700-002. Контроль внешних дефектов осуществляется с помощью визуального осмотра, а контроль внутренних дефектов - уровня 4. Конкретные критерии приемки для контроля макроструктуры являются предметом переговоров между изготовителем и покупателем.

---

Технические характеристики продукции и область применения

Настоящий стандарт распространяется на прутки и профили диаметром или эквивалентным диаметром не более 100 мм. Формы продукции включают деформированные изделия различных форм поперечного сечения, а производственный процесс должен соответствовать требованиям к ковке. Методы плавки могут быть атмосферной или вакуумной, чтобы гарантировать чистоту материала и однородность микроструктуры. Этот материал обычно используется в высокотемпературных конструкционных компонентах в аэрокосмической промышленности, таких как опоры двигателей, диски турбин и компоненты камеры сгорания, критические компоненты, которые должны выдерживать высокие температуры и сложные стрессовые условия. Требования к обеспечению качества и сертификации Сертификация качества продукции должна проводиться в соответствии с EN 2043, а процедуры сертификации должны быть определены путем консультаций между производителем и покупателем. Маркировка и контроль размеров проводятся в соответствии с применимыми требованиями EN 4700-002 соответственно. Все записи проверок должны полностью сохраняться для обеспечения прослеживаемости продукции. В стандарте подчеркивается, что, поскольку это проект стандарта, перед фактическим внедрением требуются тщательные консультации, поскольку окончательная версия может отличаться от текущего проекта. Заинтересованным сторонам рекомендуется направить свои отзывы до 25 декабря 2019 года. Рекомендации по внедрению и технический обзор для стандарта. Производителям материалов рекомендуется сосредоточиться на точном контроле химического состава и стабильности процесса термообработки. Содержание примесных элементов должно строго контролироваться в процессе плавки, особенно контроль вредных элементов, таких как фосфор и сера. Процесс термообработки должен обеспечивать равномерность температуры и постоянство скорости охлаждения.

Для пользовательских устройств особое внимание следует уделить проверочным испытаниям на прочность и ползучесть при приемке материала, чтобы гарантировать надежность материала в условиях высоких температур и длительной эксплуатации. Также рекомендуется создать полную базу данных материалов для сбора данных о характеристиках во время фактического использования, чтобы обеспечить основу для оптимизации и улучшения материалов.

С развитием аэрокосмической техники требования к характеристикам высокотемпературных материалов постоянно растут. В будущем может потребоваться дальнейшая оптимизация состава сплава и процесса термообработки для повышения рабочей температуры и срока службы материала. Рекомендуется, чтобы все участники отрасли усилили технический обмен и совместно содействовали развитию технологий высокотемпературных сплавов.