Сплавы ВЖЛ — марки, химический состав, стандарты и применение

ВЖЛ — семейство жаропрочных литейных сплавов преимущественно на никелевой основе. Основная область применения — детали газотурбинных двигателей и установок: рабочие и сопловые лопатки, элементы горячего тракта, корпусные детали и другие ответственные фасонные отливки.

Для многих марок применяется обозначение -ВИ, указывающее на вакуумно-индукционную выплавку. Часть сплавов поставляется в виде литых прутковых или шихтовых заготовок для последующего переплава при изготовлении деталей.

Нормативная документация на сплавы ВЖЛ

Марка	Основная нормативная документация
ВЖЛ1-ВИ	ОСТ 1 90126-85, ТУ 1-92-183-91
ВЖЛ2-ВИ	ОСТ 1 90126-85, ТУ 1-92-183-91
ВЖЛ2М	ТУ 1-92-183-91
ВЖЛ8	ОСТ 1 90127-85
ВЖЛ12У-ВИ	ОСТ 1 90126-85
ВЖЛ12Э-ВИ	ОСТ 1 90126-85
ВЖЛ14	ТУ 1-92-160-90, ТУ 14-1-1442-75
ВЖЛ14Н-ВИ	ОСТ 1 90126-85
ВЖЛ15	ТУ 1-92-183-91
ВЖЛ16	ТУ 1-92-183-91
ВЖЛ16-ИД	ТУ 1-92-103-86
ВЖЛ18-ВИ	ОСТ 1 90126-85
ВЖЛ20-ВИ	ТУ 1-595-1-718-2003
ВЖЛ21-ВИ	ТУ 1-595-1-1343-2012
ВЖЛ23-ВИ	ТУ 1-595-3-1748-2018
ВЖЛ718	ТУ 1-595-3-1659-2017
ВЖЛ738	ТУ 1-595-3-1807-2019
ВЖЛ792	ТУ 1-595-3-1727-2018
ВЖЛ939	ТУ 1-595-3-1777-2018

Для новых специальных марок ВЖЛ125, ВЖЛ220 и ВЖЛ738М требования необходимо принимать по технической документации, указанной в конкретном заказе или чертеже.

ВЖЛ1-ВИ

Химический состав ВЖЛ1-ВИ по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,10–0,17
Cr	15,0–17,0
Ni	основа
Mo	3,5–5,0
W	2,0–2,5
Al	2,0–2,8
Ti	2,0–3,0
Fe	6,0–7,5
Si	1,2–2,0
Mn	≤0,30
B	0,09–0,13
S	≤0,020
P	≤0,020

Допускается содержание кобальта до 0,5 %.

Применение: ВЖЛ1-ВИ используют для получения литых заготовок, предназначенных для последующего переплава и изготовления лопаток и других фасонных деталей газовых турбин.

ВЖЛ2-ВИ

Химический состав по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,11–0,17
Cr	12,0–15,0
Ni	основа
Mo	12,0–15,0
W	8,0–10,0
Al	1,5–3,0
Ti	2,0–3,2
Fe	2,0–3,5
Si	1,0–2,0
B	≤0,065
S	≤0,020
P	≤0,020

Допускается содержание кобальта до 2 %.

Применение: ВЖЛ2 — жаропрочный износостойкий сплав для деталей газотурбинной техники. Применяется в том числе для контактных и бандажных элементов рабочих лопаток, работающих при повышенной температуре и интенсивном износе.

ВЖЛ2М

Химический состав по ТУ 1-92-183-91:

Элемент	Содержание, %
C	0,11–0,17
Cr	12,0–15,0
Ni	основа
W	14,0–16,0
Mo	4,0–6,0
Fe	5,0–6,0
Al	2,0–2,5
Ti	2,0–2,5
Si	1,3–1,7
B	0,15–0,20
Hf	1,0–2,0
S	≤0,020
P	≤0,020

Применение: ВЖЛ2М относится к износостойким литейным сплавам. Его используют для нагруженных деталей узлов трения и других изделий, работающих при сочетании повышенной температуры и контактных нагрузок.

ВЖЛ8

Химический состав ВЖЛ8 по ОСТ 1 90127-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,10–0,20
Cr	14,0–17,0
Ni	основа
Fe	8,0–12,0
Mo	4,5–6,0
Al	2,5–3,5
Ti	1,8–2,5
Si	≤0,60
Mn	≤0,60
B	≤0,060
Ce	≤0,010
S	≤0,015
P	≤0,020

Допускается содержание кобальта и вольфрама до 2 % каждого.

Применение: ВЖЛ8 применяется для литых прутковых заготовок с последующим переплавом при изготовлении фасонных деталей авиационной техники.

ВЖЛ12У-ВИ

Химический состав по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,14–0,20
Cr	8,5–10,5
Ni	основа
Co	12,0–15,0
Al	5,0–5,7
Ti	4,2–4,7
Mo	2,7–3,4
W	1,0–1,8
Nb	0,5–1,0
V	0,5–1,0
Fe	≤2,0
Si	≤0,40
Mn	≤0,40
B	≤0,015
Zr	≤0,020
Ce	≤0,020
S	≤0,015
P	≤0,015

Применение: ВЖЛ12У-ВИ применяется для рабочих и сопловых лопаток, а также других фасонных деталей горячей части газотурбинных двигателей.

ВЖЛ12Э-ВИ

Химический состав по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,12–0,20
Cr	8,5–10,0
Ni	основа
Co	8,0–10,0
Al	5,0–5,7
Ti	4,2–4,7
Mo	2,7–3,4
W	1,0–1,8
Nb	0,5–1,0
V	0,5–1,0
Fe	≤2,0
Si	≤0,40
Mn	≤0,40
B	≤0,015
Zr	≤0,020
Ce	≤0,015
La	≤0,010
S	≤0,015
P	≤0,015

Применение: ВЖЛ12Э-ВИ предназначен для лопаток и других ответственных фасонных деталей газовых турбин. По назначению близок к ВЖЛ12У-ВИ, но отличается системой легирования, прежде всего содержанием кобальта.

ВЖЛ14

ВЖЛ14 и ВЖЛ14Н-ВИ — не одна и та же марка. Для ВЖЛ14 применяется, в частности, ТУ 1-92-160-90.

Химический состав ВЖЛ14:

Элемент	Содержание, %
C	0,05–0,08
Cr	18,0–20,0
Ni	основа
Mo	4,5–5,5
Ti	2,6–2,9
Al	1,2–1,5
Fe	8,0–10,0
Si	≤0,40
Mn	≤0,40
B	≤0,005
Ce	≤0,020
S	≤0,010
P	≤0,010

Применение: ВЖЛ14 используется для получения заготовок под последующий переплав и изготовление жаропрочных фасонных отливок.

ВЖЛ14Н-ВИ

Химический состав по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,03–0,08
Cr	18,0–20,0
Ni	основа
Mo	4,0–5,0
Nb	1,8–2,8
Ti	2,5–2,9
Al	1,2–1,5
Fe	8,0–10,0
Si	≤0,40
Mn	≤0,40
B	≤0,005
Ce	≤0,025
S	≤0,015
P	≤0,015

Применение: ВЖЛ14Н-ВИ применяется для литых заготовок и фасонных жаропрочных деталей газотурбинной техники. Наличие ниобия заметно отличает его по составу от ВЖЛ14.

ВЖЛ15

Химический состав по ТУ 1-92-183-91:

Элемент	Содержание, %
C	0,08–0,12
Cr	23,0–26,0
Ni	основа
W	4,8–6,0
Al	5,5–6,0
Ti	2,1–2,6
Si	1,5–1,8
B	≤0,015
Zr	≤0,10
S	≤0,020
P	≤0,020

Применение: ВЖЛ15 — твёрдый жаропрочный и износостойкий никелевый сплав. Литые заготовки используют для последующего переплава и получения лопаток и других деталей газовых турбин.

ВЖЛ16

Химический состав по ТУ 1-92-183-91:

Элемент	Содержание, %
C	0,08–0,14
Ni	основа
Mo	16,0–18,0
W	3,0–5,0
Fe	3,0–3,5
Ti	1,5–2,5
Al	1,5–2,0
Si	1,5–2,0
Nb	0,7–1,0
B	0,03–0,05
S	≤0,020
P	≤0,020

Для слитков ВЖЛ16-ИД применяется ТУ 1-92-103-86.

Применение: ВЖЛ16 относится к твёрдым жаропрочным и износостойким никелевым сплавам. Применяется для литых заготовок, из которых после переплава получают фасонные детали газотурбинных установок.

ВЖЛ18-ВИ

Химический состав по ОСТ 1 90126-85:

Элемент	Содержание, %
C	0,10–0,15
Cr	17,0–18,0
Ni	основа
Co	4,0–6,0
Mo	4,5–6,0
W	2,5–4,0
Al	3,4–4,0
Ti	2,2–3,0
Nb	1,2–1,8
Fe	≤1,0
Si	≤0,40
Mn	≤0,40
B	≤0,060
Zr	≤0,020
Ce	≤0,020
S	≤0,015
P	≤0,015

Применение: ВЖЛ18-ВИ предназначен для литых прутковых заготовок с последующим переплавом при изготовлении лопаток и других жаропрочных фасонных отливок.

Современные сплавы семейства ВЖЛ

Для более новых марок полный химический состав устанавливается соответствующими техническими условиями. Приводить неполные составы по патентам или экспериментальным плавкам вместо требований ТУ некорректно.

ВЖЛ20-ВИ

Нормативная документация — ТУ 1-595-1-718-2003.

ВЖЛ20 предназначен для турбинных лопаток с направленной столбчатой или монокристаллической структурой. Детали рассчитаны на длительную работу при температурах до 1000 °C, с кратковременным повышением до 1050 °C.

ВЖЛ21-ВИ

Нормативная документация — ТУ 1-595-1-1343-2012.

ВЖЛ21 применяется для турбинных лопаток с равноосной поликристаллической структурой. Сплав рассчитан на длительную эксплуатацию при температурах до 1050 °C, с кратковременным повышением до 1100 °C.

ВЖЛ23-ВИ

Нормативная документация — ТУ 1-595-3-1748-2018.

ВЖЛ23 — коррозионностойкий жаропрочный сплав для турбинных лопаток с равноосной поликристаллической структурой. Применяется в энергетических газотурбинных установках и морских ГТД при температурах до 900 °C.

ВЖЛ718

Нормативная документация — ТУ 1-595-3-1659-2017.

ВЖЛ718 предназначен прежде всего для литых корпусных деталей ГТД и ГТУ, работающих при температурах до 650 °C. Сплав используется там, где помимо жаропрочности важны коррозионная стойкость и возможность получения сложных корпусных отливок.

ВЖЛ738

Нормативная документация — ТУ 1-595-3-1807-2019.

ВЖЛ738 применяется для литья турбинных лопаток с равноосной поликристаллической структурой, в том числе крупногабаритных. Рабочая температура — до 900 °C.

ВЖЛ738М

ВЖЛ738М — высокотемпературная модификация коррозионностойкого никелевого сплава семейства ВЖЛ. Марка предназначена прежде всего для высоконагруженных деталей турбин и рассчитана на работу при температурах порядка 1000 °C.

Точные требования к составу и состоянию ВЖЛ738М необходимо принимать по технической документации конкретного изделия.

ВЖЛ792

Нормативная документация — ТУ 1-595-3-1727-2018.

ВЖЛ792 — жаропрочный коррозионностойкий материал для литья турбинных лопаток с равноосной поликристаллической структурой, включая крупногабаритные изделия. Применяется при температурах до 900 °C.

ВЖЛ939

Нормативная документация — ТУ 1-595-3-1777-2018.

ВЖЛ939 предназначен для литья лопаток энергетических газотурбинных установок и морских ГТД с равноосной поликристаллической структурой. Рабочая температура — до 900 °C.

ВЖЛ125

ВЖЛ125 — современный жаропрочный никелевый литейный сплав для сопловых лопаток и блоков сопловых лопаток авиационных газотурбинных двигателей.

Марка рассчитана на получение ответственных точных отливок горячей части двигателя.

ВЖЛ220

ВЖЛ220 — жаропрочный никелевый литейный сплав для корпусных деталей, включая крупногабаритные отливки. Рекомендуемая область эксплуатации таких деталей — температуры до 750 °C.

Применение сплавов ВЖЛ

Если свести семейство к основным областям применения:

• ВЖЛ1-ВИ — лопатки и фасонные детали газовых турбин;
• ВЖЛ2-ВИ, ВЖЛ2М — износостойкие детали и контактные элементы;
• ВЖЛ8 — фасонные отливки авиационного назначения;
• ВЖЛ12У-ВИ, ВЖЛ12Э-ВИ — рабочие и сопловые лопатки горячей части ГТД;
• ВЖЛ14, ВЖЛ14Н-ВИ — жаропрочные фасонные отливки;
• ВЖЛ15, ВЖЛ16 — жаропрочные износостойкие детали;
• ВЖЛ18-ВИ — лопатки и другие детали газовых турбин;
• ВЖЛ20-ВИ — направленно-кристаллизованные и монокристаллические турбинные лопатки;
• ВЖЛ21-ВИ, ВЖЛ23-ВИ — поликристаллические турбинные лопатки;
• ВЖЛ718, ВЖЛ220 — корпусные детали;
• ВЖЛ738, ВЖЛ792, ВЖЛ939 — коррозионностойкие лопатки энергетических и морских газотурбинных установок;
• ВЖЛ125 — сопловые лопатки и их блоки.

Изготовление деталей из сплавов ВЖЛ методом литья по выплавляемым моделям

Компания «СОЮЗ-МЕТАЛЛИСТ» производит детали из жаропрочных никелевых сплавов семейства ВЖЛ методом литья по выплавляемым моделям.

Берём в работу малые и средние партии, в том числе опытные и единичные заказы. Изготавливаем фасонные детали газотурбинного, авиационного, энергетического и специального назначения по чертежам или 3D-моделям заказчика.

В состав заказа могут входить:

• термическая обработка;
• механическая обработка;
• рентгенографический контроль;
• люминесцентная дефектоскопия;
• контроль механических свойств;
• проверка химического состава плавки.

Для расчёта необходимо направить чертёж или 3D-модель, указать марку сплава, количество деталей и требования к обработке и контролю. После изучения документации определим возможность изготовления, срок и стоимость производства.