Materiálový list: Nimonic 80A / 2.4952 (Alloy 80A / Nicrofer 7520 Ti)

Nimonic 80A (W.Nr. 2.4952, UNS N07080) je precipitačně vytvrditelná superlegura na bázi niklu a chromu. Vznikla strukturní modifikací základního typu Nimonic 75 cíleným přidáním hliníku a titanu. Vyznačuje se extrémní mezí kluzu, vysokou pevností v tahu a vynikající dlouhodobou odolností proti tečení kovu (mez creepu) při teplotách do 815 °C. Slitina nabízí špičkovou odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci a korozi v agresivních spalinových atmosférách proudových motorů a energetických agregátů.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) Zbytek (cca 70 - 76 %) Základní kov matrice zajišťující plně stabilní austenitickou mřížku, vysokou žárovou houževnatost a imunitu vůči nitridaci.
Chrom (Cr) 18.0 - 21.0 % Zaručuje spolehlivou ochranu před vysokoteplotní oxidací za sucha díky tvorbě passivní povrchové vrstvy oxidu chromitého.
Titan (Ti) 1.80 - 2.70 % Klíčový prvek precipitace. Reaguje s niklem za vzniku submikroskopické zpevňující fáze gama-prim (\(\gamma'\)), která dává slitině extrémní pevnost.
Hliník (Al) 1.00 - 1.80 % Spolupůsobí s titanem při tvorbě vytvrzujících intermetalických srážek a podporuje vnitřní oxidickou pasivaci kovu.
Železo (Fe) Max. 3.0 % Doprovodný konstrukční kov stabilizující austenitickou matrici tuhého roztoku.
Uhlík (C) 0.04 - 0.10 % Řízené množství zajišťuje tvorbu stabilních sekundárních karbidů zpevňujících hranice zrn proti mikroskluzům za žáru.

2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C ve vytvrzeném stavu)

Mechanický parametr Garantovaná hodnota Podmínky a stav materiálu
Mez kluzu (Rp 0.2) ≥ 620 MPa Ve stavu po plném precipitačním vytvrzení stárnutím (Solution Treated + Controlled Ageing).
Pevnost v tahu (Rm) 1000 - 1150 MPa Extrémní pevnostní parametry vyžadované pro rotační, dynamicky masivně zatěžované lezecké a motorové díly.
Tažnost (A5) ≥ 20 % Materiál si i přes vysokou tvrdost uchovává spolehlivou deformační rezervu bránící náhlému křehkému lomu.
Mez pevnosti při tečení (Creep) Excelentní do 815 °C Srážkové zpevnění fází gama-prim garantuje špičkovou odolnost proti creepové rozměrové deformaci kovu pod dlouhodobým tlakem.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.19 g/cm3 Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C.
Bod tání 1360 - 1390 °C Stabilní a vysoká teplota tavení čisté nikl-chromové austenitické struktury.
Tepelná vodivost 11.2 W/m·K Měřeno při 20 °C; roste lineárně se zvyšujícím se teplotním zatížením.
Modul pružnosti (E) 222 GPa Modul pružnosti v tahu zaručující špičkovou strukturní tuhost mechanických komponentů.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Nimonicu 80A je jeho schopnost udržet si enormní mechanickou pevnost, tvrdost a odolnost vůči únavě materiálu při trvalém žáru. Toho je dosaženo kontrolovaným vylučováním intermetalické fáze \(\text{Ni}_3(\text{Al, Ti})\) během procesu stárnutí. Z hlediska korozní odolnosti vykazuje tato superlegura excelentní stálost v oxidačních atmosférách letectva, spalinách proudových motorů a průmyslových plynů až do teploty 815 °C. Tvorba vysoce stabilní povrchové vrstvy oxidů chromu brání pronikání kyslíku do struktury kovu a omezuje tvorbu i odlupování okujených vrstev při prudkém cyklickém zahřívání. Vykazuje rovněž špičkovou odolnost vůči vysokoteplotní korozi v agresivních prostředích za přítomnosti sirných usazenin a popílků, což je klíčové pro výfukové ventily moderních motorů.

5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití

6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů

Typ polotovaru Technická norma ASTM / AMS / BS / DIN Rozsah platnosti a určení aplikace
Kruhová tyč / Výkovek ASTM B637 / AMS 5766 / BS HR1 / DIN 17752 / B564 Kované a tažené tyče, kovárenské polotovary pro mechanické obrábění motorových výfukových ventilů, turbínových lopatek a pevnostních svorníků.
Plech / Deska / Pás AMS 5544 / BS HR601 / DIN 17750 Válcované žáropevné desky a plechy pro stavbu plášťů spalovacích komor a vysokopevnostních plochých membrán.
Trubka bezešvá BS HR401 / DIN 17751 Bezešvé přesné trubky pro technologické vysokotlaké rozvody a reaktorové ochranné jímky senzorů.
Trubka svařovaná BS HR401 (Welded) Svařované konstrukční trubky pro high-temperature odtahové a procesní systémy.
Drát ASTM B637 (Drát) / AMS 5689 / DIN 17753 Za studena tažené a kalibrované dráty určené pro výrobu vysoce pevných vysokoteplotních spojovacích prvků a pružin.

Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.