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
- Automobilový průmysl a motorsport: extrémně namáhané výfukové ventily pro přeplňované závodní motory a vznětové lodní motory.
- Letecký průmysl a aerospace: kované lopatky plynových a proudových turbín, disky rotorů, hřídele, upevňovací segmenty a distanční kroužky.
- Energetika: lopatky stacionárních průmyslových plynových turbín, vysokoteplotní svorníky a šrouby parních přehříváků.
- Nukleární inženýrství: strukturní pevnostní prvky a speciální žárové závěsy v reaktorových systémech.
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.