René 41 (materiálové číslo 2.4973, UNS N07041) je vysoce výkonná žáropevná superslitina na bázi niklu, zpevnitelná precipitačním vytvrzováním (stárnutím). Tento sofistikovaný materiál obsahuje masivní podíl kobaltu (11 %), chromu (19 %) a je silně legován molybdenem (10 %). Zpevnění matice je docíleno vícestupňovým tepelným zpracováním, které iniciuje řízenou precipitaci intermetalické fáze γ' [Ni₃(Al,Ti)]. Slitina René 41 disponuje mimořádnou mechanickou pevností v tahu, extrémní odolností vůči vysokoteplotnímu tečení (creep rupture strength) a excelentní oxidační stabilitou v trvalém provozním rozsahu teplot od 650 °C do 980 °C. Díky svým nekompromisním metalurgickým vlastnostem a schopnosti přenášet obrovské strukturální napětí za bílého žáru je tato superslitina kritickým materiálem pro letecké motory, kosmické rakety a pokročilé jaderné reaktory.
Garantované chemické složení a limitní tolerance podle přísných mezinárodních leteckých specifikací řady AMS 5545 / AMS 5713 a průmyslové normy ASTM B637 (vyjádřeno v hmotnostních procentech):
| Prvek | Ni | Cr | Mo | Co | Ti | Al | Fe | B | C | Mn | Si | S |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. (%) | Zbytek | 18,00 | 9,00 | 10,00 | 3,00 | 1,40 | – | 0,003 | 0,060 | – | – | – |
| Max. (%) | Zbytek | 20,00 | 10,50 | 12,00 | 3,30 | 1,80 | 5,00 | 0,010 | 0,120 | 0,100 | 0,500 | 0,015 |
Mechanické hodnoty kovaných tyčí po plném cyklu tepelného zpracování (rozpouštěcí žíhání na 1065 °C / 4h / ochlazení vzduchem + umělé stárnutí na 760 °C / 16h / ochlazení vzduchem) podle specifikací AMS 5713 a ASTM B637:
| Teplota zkoušky | Pevnost v tahu Rₘ (MPa) | Mez kluzu Rₚ₀,₂ (MPa) | Tažnost A₅ (%) | Kontrakce Z (%) | Typická tvrdost |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 °C (Pokojová teplota) | ≥ 1210 MPa | ≥ 820 MPa (Mimořádně vysoká výchozí mez kluzu) | ≥ 13 % | ≥ 15 % | 321 – 388 HBW / ~ 35-42 HRC |
| 650 °C (Zvýšená teplota) | ≥ 1100 MPa | ≥ 780 MPa | ≥ 14 % | ≥ 16 % | – |
| 870 °C (Žárová teplota) | ≥ 690 MPa | ≥ 550 MPa | ≥ 15 % | ≥ 18 % | – |
| 980 °C (Limitní provozní žár) | ~ 310 MPa | ~ 210 MPa | ≥ 20 % | – | – |
Hodnoty fyzikálních veličin niklové superslitiny René 41 v závislosti na provozním teplotním zatížení:
| Fyzikální parametr | Při 20 °C | Při 200 °C | Při 600 °C | Při 900 °C |
|---|---|---|---|---|
| Hustota (g/cm³) | 8,25 | 8,20 | 8,08 | 8,01 |
| Modul pružnosti v tahu E (GPa) | 218 (Extrémní konstrukční tuhost) | 209 | 183 | 158 |
| Měrná tepelná vodivost (W/m·K) | 10,8 | 13,0 | 18,9 | 24,2 |
| Měrná tepelná kapacita (J/kg·K) | 450 | 480 | 535 | 590 |
| Měrný elektrický odpor (μΩ·cm) | 132,0 | 135,0 | 139,0 | 144,0 |
| Koeficient tepelné roztažnosti (10⁻⁶/K) | – | 12,7 | 14,4 | 16,0 |
René 41 byla speciálně navržena pro překonání pevnostních limitů za extrémních teplot, kde jiné slitiny podléhají plastickému tečení (creepu). Vysoká koncentrace molybdenu (10 %) výrazně zpevňuje tuhý roztok niklové matrice, zatímco přísný podíl hliníku a titanu vyvolává hustou precipitaci γ' fází. Tyto submikroskopické částice účinně blokují pohyb dislokací na hranicích zrn, což slitině dává bezkonkurenční dlouhodobou stabilitu a odolnost vůči únavě při teplotách blížících se 1000 °C.
Obsah chromu (19 %) zajišťuje spolehlivou pasivaci a ochranu povrchu. René 41 excelentně odolává vysokoteplotní oxidaci, sulfidaci a napadení agresivními spalinami leteckých i raketových paliv. Ochranná vrstva oxidů je stabilní i při cyklických změnách teplot, což brání mikrostrukturální degradaci materiálu v horkých proudech plynů.
René 41 patří mezi materiály s extrémně náročnou mechanickou obrobitelností (slitinová skupina "Superalloys"). Materiál má enormní pevnost, nízkou tepelnou vodivost a podléhá bleskovému deformačnímu zpevňování za studena. CNC obrábění vyžaduje masivní rigidní stroje, velmi nízké řezné rychlosti, konstantní hluboký posuv nástroje a trvalé záplavové chlazení. Nástroje musí být z ultra-jemnozrnného slinutého karbidu s moderním žáruvzdorným PVD povlakem, případně se používají SiAlON keramické destičky. Svařitelnost je značně komplikovaná z důvodu vysokého sklonu k praskání za tepla během tuhnutí svaru a citlivosti na trhliny při deformačním stárnutí (strain-age cracking) během následného ohřevu. Svařování (TIG, laser, elektronový paprsek) se musí provádět výhradně v plně rozpouštěcím žíhaném stavu pod dokonalou ochranou Argonu, s okamžitým navazujícím rychlým ohřevem pro uvolnění pnutí před samotným finálním vytvrzením.
Niklovou superslitinu René 41 / 2.4973 / UNS N07041 dodáváme v široké škále vysoce čistých polotovarů (tavených metodou VIM-VAR) certifikovaných podle nejpřísnějších standardů:
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Poskytnutá data jsou bez záruky – konkrétní hodnoty je vždy třeba ověřit v aktuálním atestu dodávaného materiálu.