Waspaloy (materiálové číslo 2.4654, UNS N07001), v průmyslových katalozích označovaná také jako Alloy 654, je špičková precipitačně vytvrzovatelná superslitina na bázi niklu. Tento materiál se vyznačuje vysokým podílem kobaltu (13 %) a chromu (20 %) spojeným s přesně vyváženým přídavkem molybdenu, titanu a hliníku. Vytvrzení je docíleno komplexním vícestupňovým tepelným zpracováním, které iniciuje masivní tvorbu koherentní zpevňující fáze gamma [Ni₃(Al,Ti)]. Waspaloy disponuje mimořádnou mezí pevnosti při tečení (creep rupture strength), vynikající odolností proti vysokoteplotní oxidaci a koroznímu napadení za trvalých provozních teplot až do 870 °C. Přestože byla vyvinuta primárně pro letecké turbíny, díky své extrémní spolehlivosti a odolnosti vůči plynnému vodíku se prosazuje v kritických high-tech aplikacích napříč všemi odvětvími pokročilého inženýrství.
Garantované chemické složení a limitní tolerance podle přísných leteckých standardů řady AMS 5707 / AMS 5544 a průmyslové normy ASTM B637 (vyjádřeno v hmotnostních procentech):
| Prvek | Ni | Cr | Co | Mo | Ti | Al | Fe | Zr | B | C | Mn | Si |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min. (%) | Zbytek | 18,00 | 12,00 | 3,50 | 2,75 | 1,10 | – | 0,020 | 0,003 | 0,020 | – | – |
| Max. (%) | Zbytek | 21,00 | 15,00 | 5,00 | 3,25 | 1,60 | 2,00 | 0,120 | 0,010 | 0,100 | 0,100 | 0,150 |
Mechanické hodnoty kovaných tyčí do průměru 100 mm po úplném třístupňovém tepelném zpracování (rozpouštěcí žíhání na 1080 °C / 4h / vzduch + stabilizační žíhání na 845 °C / 4h / vzduch + umělé stárnutí na 760 °C / 16h / vzduch) podle specifikací AMS 5707 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) | ≥ 1135 MPa | ≥ 760 MPa | ≥ 15 % | ≥ 18 % | 321 – 401 HBW / ~ 35-43 HRC |
| 540 °C (Zvýšená teplota) | ≥ 1030 MPa | ≥ 710 MPa | ≥ 15 % | ≥ 20 % | – |
| 760 °C (Žárová teplota) | ≥ 760 MPa | ≥ 620 MPa | ≥ 12 % | ≥ 15 % | – |
| 870 °C (Limitní teplota) | ~ 480 MPa | ~ 380 MPa | ≥ 18 % | ≥ 25 % | – |
Hodnoty fyzikálních veličin superslitiny Waspaloy v závislosti na provozní teplotě okolí:
| Fyzikální parametr | Při 20 °C | Při 200 °C | Při 600 °C | Při 800 °C |
|---|---|---|---|---|
| Hustota (g/cm³) | 8,19 | 8,14 | 8,02 | 7,96 |
| Modul pružnosti v tahu E (GPa) | 213 (Mimořádně vysoká tuhost) | 203 | 178 | 162 |
| Měrná tepelná vodivost (W/m·K) | 11,6 | 14,0 | 20,4 | 23,8 |
| Měrná tepelná kapacita (J/kg·K) | 444 | 475 | 540 | 585 |
| Měrný elektrický odpor (μΩ·cm) | 122,0 | 125,0 | 129,0 | 133,0 |
| Koeficient tepelné roztažnosti (10⁻⁶/K) | – | 12,2 | 14,0 | 15,5 |
Waspaloy byla cíleně vyvinuta pro eliminaci jevu creepu za extrémních podmínek rotujících částí motorů. Unikátní vícestupňové žíhání a stárnutí dává vzniknout extrémně stabilní γ′ fázi, která blokuje pohyb dislokací v krystalické mřížce i při dlouhodobém mechanickém namáhání za teplot blížících se 900 °C. Slitina netrpí mezikrystalovou degradací a drží si integritu v proudech horkých plynů.
Vysoký podíl chromu (20 %) poskytuje slitině vynikající schopnost tvořit ochrannou vrstvu oxidu chromitého (Cr₂O₃). Waspaloy vykazuje mimořádnou odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci a sulfidaci (hot corrosion) v agresivním prostředí spalin leteckého paliva a v atmosférách s obsahem solí. Je rovněž vysoce rezistentní vůči vodíkovému zkřehnutí.
Waspaloy patří mezi velmi obtížně obrobitelné materiály (slitinová skupina "Superalloys"). Materiál má obrovskou tuhost, nízkou tepelnou vodivost a vykazuje bleskové deformační zpevňování povrchu. CNC obrábění vyžaduje rigidní těžké stroje, nízké řezné rychlosti, konstantní pozitivní posuv a trvalé záplavové chlazení. Nástroje musí být z ultra-jemnozrnného slinutého karbidu s moderním žáruvzdorným PVD povlakem (např. TiAlSiN). Svařitelnost je zhoršená z důvodu vysokého obsahu Al a Ti – při svařování hrozí vznik trhlin za tepla. Svařuje se nejčastěji metodou TIG v ochranné komoře nebo elektronovým paprskem (EBW) zásadně v žíhaném (měkkém) stavu, s následným kompletním cyklem vytvrzení.
Slitinu Waspaloy / 2.4654 / UNS N07001 dodáváme v široké škále polotovarů, které striktně odpovídají přísným vojenským a leteckým standardům:
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Poskytnutá data jsou bez záruky – konkrétní hodnoty je vždy třeba ověřit v aktuálním atestu dodávaného materiálu.