Сплавы этой группы (ЭП99, ЭП199, ЭП487) имеют повышенное содержание хрома (17 — 22%), а также молибдена и вольфрама и в основном предназначаются для изготовления высокопрочных силовых узлов газотурбинных двигателей, соединяемых методом сварки и эксклюзивной трубопроводной арматуре. Благодаря высокому содержанию тугоплавких элементов (W, Mo, Nb) повышается температура рекристаллизации твердого раствора, подавляется чрезмерный рост зерна в прилегающих к сварным швам зонах, что устраняет склонность сплавов к трещинообразованию.
При чрезмерно большом суммарном содержании W + Мо + Сг может иметь место резкое охрупчивание сплавов при комнатной и низких температурах. Такое охрупчивание наблюдалось у сплавов марок ЭП99 и ЭП199, выплавленных по верхним пределам суммы W + Мо + Сг) = 32 – 35%. Характерно то, что свойства сплава в интервале 700 — 900° С при кратковременных и длительных испытаниях были вполне удовлетворительными, включая даже предварительную 100-ч выдержку сплавов при 800° С под нагрузкой. Хрупкость же проявлялась при испытании состаренных образцов при комнатной температуре. Высокая хрупкость при комнатных температурах опасна тем, что при правке, выколотке, ремонте, при небольших ударах и термоударах (резких теплосменах) в деталях могут возникать трещины.
В результате исследований была проведена корректировка химического состава: у сплава ЭП99 снижено содержание хрома с 24 — 21 до 18 — 21 %, а у сплава ЭП199 — содержание вольфрама. Характерно, что охрупчивание наблюдается также и у зарубежных сплавов «рене 62» и в меньшей степени у «рене 41».
Сплав ЭП99 (ЭИ894К) — дисперсионно твердеющий материал высокой жаропрочности. Свойства его зависят от скоростей охлаждения после горячей прокатки и термической обработки. Чем медленнее охлаждение, тем сильнее распад у-твердого раствора с образованием у’-фазы и выше твердость, прочность и меньше пластичность. Способность к упрочнению при охлаждении на воздухе позволяет получить в сварном соединении достаточно высокие характеристики прочности, не прибегая к термической обработке. Однако лучшие результаты получаются после термической обработки сварного соединения.
Сплав ЭП99 имеет сложный фазовый состав: наряду с интерметаллидной у’-фазой типа Ni3 (Ti, А1) в нем присутствуют боридная фаза типа Z, карбонитридиые фазы типа Ti (С. N), сг-фаза типа (Ni, Со, Cr) (W, Мо) и фаза (i типа (Ni, Со)7 (W, Мо)6.
Боридная фаза Z и карбонитриды обнаруживаются в металле в закаленном состоянии, а другие фазы образуются при старении. При охлаждении на воздухе с температурой закалки в сплавах ЭП99 и ЭП199 происходит распад у-твердого раствора по схеме у—у’ (образуется 10—12% фазы у’). При длительном старении образуются фазы о и (i, при этом температурный интервал выделения а-фазы 800—950° С, а р-фазы 800—1000° С. Все эти процессы отражаются на упрочнении, разупрочнении и пластичности сплавов. В частности, у сплава ЭП99 старение в течение 8 ч при 800—900° С снижает пластичность при комнатной температуре (удлинение уменьшается с 35 до 20%) и повышает ее при температуре испытания 800° С при сравнительно небольшом изменении длительной прочности (рис. 272). При высоком содержании суммы (Cr + W -f- Мо) наблюдается очень сильное охрупчивание, о чем сказано выше.
Изменение механических свойств сплава ЭП99 в зависимости от температуры испытания показано на рис. ниже.
В табл. (ниже) приведены свойства сварных образцов, полученных аргоно-дуговой сваркой, в состоянии непосредственно после сварки.
Сплавы этой группы применяют для изготовления сварных изделий различного назначения, но к которым предъявляют высокие требования в отношении окалиностойкости и жаропрочности.
Сплав ЭП99 обнаруживает хорошие эксплуатационные свойства в виде сварных охлаждаемых сопловых лопаток газотурбинных установок, работающих в условиях большого числа тепло- смен и высоких температур.
Сплав ЭП199 (ВЖЮ1) предназначен для применения в качестве свариваемого материала, работающего при 750—950° С.
Высокое содержание легирующих элементов (Ti, Al, Mo, W, Сг, В) способствует уже при охлаждении на воздухе с температур нагрева под закалку распаду утвердого раствора с образованием у’-фазы типа Ni3 (Ti, А1). Это имеет большое значение для получения высокой прочности в сварном соединении в целом. Закалка с очень высоких температур (выше 1150° С) приводит к получению сплава меньшей твердости и прочности, чем закалка с более низких температур или охлаждение горячекатаного материала. Перед сваркой рекомендуется перестаривание при 950° С с охлаждением на воздухе, что устраняет растрескивание при сварке и после нее. В термообработке сварных узлов нет необходимости.