Materiálový list: Nimonic 90 / 2.4632 (Nicrofer 6025 Co / Alloy 90)

Nimonic 90 (W.Nr. 2.4632, UNS N07090) je precipitačně vytvrditelná superlegura na bázi niklu, chromu a kobaltu. Byla vyvinuta speciálně pro letecký, kosmický a energetický průmysl pro mechanicky extrémně namáhané komponenty pracující za vysokých teplot. Kombinuje vynikající mez kluzu, pevnost v tahu a vysokou dlouhodobou odolnost proti tečení (mez creepu) s mimořádnou odolností vůči vysokoteplotní oxidaci a korozi v agresivních plynech až do teploty 920 °C.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) Zbytek (cca 54 %) Základní kov matrice zajišťující plně stabilní austenitickou strukturu a vysokou teplotní houževnatost.
Chrom (Cr) 18.0 - 21.0 % Vytváří povrchovou pasivní vrstvu oxidu chromitého chránící superleguru před oxidací a korozí za vysokých teplot.
Kobalt (Co) 15.0 - 21.0 % Zásadní metalurgický přídavek, který zvyšuje pevnost mřížky za tepla, posouvá Curieovu teplotu a radikálně zvyšuje odolnost proti creepu.
Titan (Ti) 2.0 - 3.0 % Klíčový prvek pro precipitační vytvrzení. Reaguje s niklem za vzniku zpevňující fáze gama-prim (\(\gamma'\)).
Hliník (Al) 1.0 - 2.0 % Spolupůsobí s titanem při tvorby intermetalických srážek a napomáhá vnitřní stálosti oxidické ochranné vrstvy.
Železo (Fe) Max. 1.5 % Doprovodný prvek udržovaný na velmi nízké hladině k zachování čistoty letectvím certifikované superlegury.
Uhlík (C) Max. 0.13 % Kontrolované množství přispívá k tvorbě primárních karbidů, které zpevňují hranice zrn za extrémního 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) ≥ 750 MPa Ve stavu po plném precipitačním vytvrzení stárnutím (Solution Treated + Age Hardened).
Pevnost v tahu (Rm) 1100 - 1300 MPa Extrémní pevnostní rozsah vyžadovaný pro rotující a dynamicky extrémně zatěžované letecké součásti.
Tažnost (A5) ≥ 15 % I přes enormní pevnost si materiál zachovává spolehlivou plastickou rezervu bránící náhlému křehkému lomu.
Mez pevnosti při tečení (Creep) Špičková do 920 °C Garantuje extrémní odolnost proti rozměrovým změnám kovu pod dlouhodobým tlakem za vysokých teplot.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.18 g/cm3 Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C.
Bod tání 1330 - 1400 °C Vysoká teplota tavení předurčuje materiál pro přímé nasazení v horkých zónách plynových turbín.
Tepelná vodivost 11.5 W/m·K Měřeno při 20 °C; roste lineárně s rostoucím teplotním namáháním.
Modul pružnosti (E) 213 GPa Modul pružnosti v tahu zaručující špičkovou strukturní tuhost lopatek turbín.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Nimonicu 90 je jeho schopnost dlouhodobě odolávat extrémním kombinovaným mechanickým a tepelným stresům. Přídavek kobaltu a srážkové zpevnění intermetalickými fázemi hliníku a titanu zabraňují popuštění a ztrátě pevnosti i při trvalém žáru. Z hlediska korozní odolnosti vykazuje tato superlegura excelentní stálost v oxidačních atmosférách letectva, spalinách proudových motorů a průmyslových plynů až do teploty 920 °C. Tvorba vysoce stabilní povrchové vrstvy oxidů chromu a hliníku brání pronikání kyslíku do struktury kovu a omezuje tvorbu i odlupování okují při prudkém cyklickém zahřívání a ochlazování (thermal fatigue). Vykazuje rovněž velmi dobrou odolnost vůči vysokoteplotní korozi za přítomnosti solí a popílku síry.

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 5721 / BS HR2 / DIN 17752 Kované a tažené tyče, kovárenské polotovary a letecké polotovary pro mechanické obrábění turbínových lopatek, vřeten a ventilů.
Plech / Deska / Pás AMS 5588 / BS HR202 / DIN 17750 Válcované žáropevné plechy a pásy pro stavbu plášťů spalovacích komor a konstrukčních lezeckých dílů.
Trubka bezešvá BS HR401 / DIN 17751 Přesné bezešvé trubky pro technologické rozvody paliva a plynů v horkých zónách motorů.
Trubka svařovaná BS HR401 (Welded) Svařované konstrukční trubky pro výfukové a odtahové lezecké systémy proudových systémů.
Drát ASTM B637 (Drát) / AMS 5824 / DIN 17753 Za studena kalibrované dráty určené pro výrobu vysoce pevných vysokoteplotních mechanických pružin a spojovacího materiálu.

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. Historické vojenské a národní normy Nimonic 81 (2.4630) a Nimonic 91 (2.4631) jsou pro zachování kontinuity nákupních specifikací plně integrovány do tohoto standardu.