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La barre Nimonic PE16, désignée par UNS N07016 et numéro de matériau W.Nr. 2.4969, est un alliage de nickel-chrome-fer durcissable par précipitation, renforcé par ...
La barre Nimonic PE16, désignée par UNS N07016 et le numéro de matériau W.Nr. 2.4969, est un alliage nickel-chrome-fer durcissable par précipitation, renforcé par des ajouts de titane et d'aluminium. Il est spécialement conçu pour les hautes températures et offre une bonne résistance au fluage, à l'oxydation et à la fabrication. Cette forme de barre est un matériau clé pour l'usinage de composants dans les moteurs de turbines à gaz, les fixations aérospatiales et les applications de chauffage industriel où la résistance et la stabilité à des températures allant jusqu'à environ 750°C (1380°F) sont requises.
Nimonic PE16 fait partie de la famille des superalliages Nimonic, conçus pour offrir un équilibre entre les performances à haute température et la facilité de fabrication. Comparé à certains alliages Nimonic plus résistants, le PE16 présente une excellente soudabilité et formabilité à l'état recuit de mise en solution, tout en développant une résistance considérable au cours du vieillissement. Les barres sont souvent utilisées pour la fabrication d'assemblages de tôles, de boîtiers et de pièces usinées qui doivent résister à des contraintes modérées à des températures élevées dans des atmosphères oxydantes.
Les propriétés de la barre Nimonic PE16 sont dérivées de sa base nickel-chrome avec du fer pour la rentabilité et des ajouts contrôlés de titane et d'aluminium pour le durcissement. Fournies par Shanghai NC Metal Materials Co, Ltd, ces barres sont conformes aux spécifications aérospatiales et industrielles.
| Élément | Pourcentage (%) – Plage typique | Fonction principale dans l'alliage |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | Équilibre (≥ 42.0) | Élément de base ; il constitue la matrice austénitique, assure la résistance à l'oxydation et favorise la précipitation de γ’. |
| Chrome (Cr) | 15.0 - 17.0 | Résistance à l'oxydation et à la corrosion à chaud à des températures élevées. |
| Fer (Fe) | 33.0 – 37.0 | Constituant important ; améliore la fabricabilité, contrôle les coûts et contribue à la résistance de la solution solide. |
| Titane (Ti) | 1.2 – 1.7 | Élément de durcissement principal ; s'associe à l'aluminium et au nickel pour former, lors du vieillissement, la phase gamma prime (γ’) de renforcement Ni₃(Al,Ti). |
| Aluminium (Al) | 1.0 – 1.6 | Élément de durcissement co-primaire ; indispensable à la formation de γ’. |
| Molybdène (Mo) | 2.8 – 3.4 | Renforce les solutions solides et améliore la résistance au fluage à haute température. |
| Carbone (C) | 0,12 max | Contrôlé pour former des carbures bénéfiques pour la résistance des joints de grains. |
| Bore (B) | 0,005 max | Ajout de traces pour renforcer les joints de grains. |
| Manganèse (Mn) | 1,0 max | Élément résiduel. |
| Silicium (Si) | 1,0 max | Élément résiduel. |
| Cuivre (Cu) | 0,20 max | Élément résiduel. |
Les propriétés mécaniques de la barre Nimonic PE16 sont développées par le traitement de mise en solution et le vieillissement. Les barres sont généralement livrées à l'état recuit de mise en solution pour le formage et l'usinage ultérieurs.
Valeur typique (condition de vieillissement)
| Propriété mécanique | Valeur typique (recuit de mise en solution) | Spécification pertinente | |
|---|---|---|---|
| Résistance à la traction | ≥ 690 MPa (100 ksi) | ≥ 930 MPa (135 ksi) | Normes aérospatiales/industrielles |
| Limite d'élasticité (décalage de 0,2%) | ≥ 310 MPa (45 ksi) | ≥ 620 MPa (90 ksi) | – |
| Allongement en 2 pouces (50mm) | ≥ 30% | ≥ 15% | – |
| Dureté (Rockwell) | ≤ 100 HRB | 28 – 38 HRC | – |
| Résistance au fluage (rupture 1000h) | N/A | ≈ 170 MPa (25 ksi) à 700°C | – |
Les propriétés physiques de l'alliage PE16 sont importantes pour la conception des systèmes à haute température.
Notes / Condition
| Propriété physique | Valeur à température ambiante (20°C / 68°F) | |
|---|---|---|
| Densité | 8,0 g/cm³ (0,289 lb/in³) | – |
| Plage de fusion | 1 360 – 1 410 °C (2 480 – 2 570 °F) | – |
| Chaleur spécifique | ≈ 460 J/kg-°C (0.110 BTU/lb-°F) | A 100°C |
| Conductivité thermique | 11,7 W/m-K (81,1 BTU-in/hr-ft²-°F) | A 100°C |
| Coefficient moyen de dilatation thermique | 14,5 μm/m-°C (8,1 μin/in-°F) | 20-100°C (68-212°F) |
| Résistivité électrique | 1,10 μΩ-m (43,3 μΩ-in) | A 20°C |
| Module d'élasticité (traction) | 206 GPa (29,9 x 10^6 psi) | A 20°C |
Shanghai NC Metal Materials Co. Ltd. fournit des barres de Nimonic PE16 principalement pour les spécifications de l'aérospatiale et de l'ingénierie à haute température.
| Forme du produit | Gamme de tailles standard | Principales spécifications standard | Conditions d'approvisionnement courantes |
|---|---|---|---|
| Barre ronde (laminée à chaud/forgée) | Diamètre de 10 mm (0,4 pouce) à 250 mm (10 pouces) | AMS 5701 (barres), AMS 5700 (pièces forgées), UNS N07016, DIN 17752 (W.Nr. 2.4969) | Recuit de mise en solution (condition A), traitement de mise en solution et vieillissement |
| Barre hexagonale | Plats de 10 mm à 50 mm de diamètre | AMS 5701 | Recuit de mise en solution |
| Barre carrée | 10mm à 50mm Largeur | Spécifications du client | Recuit de mise en solution |
| Barre finie à froid | Diamètre de 5 mm à 80 mm | AMS 5701 (étiré à froid/rectifié) | Recuit de mise en solution, étiré à froid et détendu |
| Billet de forge | Diamètre de 100 mm à 350 mm | AMS 5700, spécifications de forgeage du client | Solution traitée |
Les composants usinés ou forgés à partir de barres Nimonic PE16 sont utilisés dans des environnements à haute température et à contraintes modérées : Aérospatiale: Enveloppes de turbines, composants de chambres de combustion, pièces de postcombustion et fixations et boulons à haute température. Turbines à gaz industrielles: Revêtements de chambre de combustion, conduits de transition et boulonnerie. Turbocompresseurs automobiles: Enveloppes et composants de turbines. Chauffage industriel: Fixations, supports et structures de soutien pour les fours à haute température. Ingénierie nucléaire: Composants sélectionnés pour les réacteurs refroidis au gaz.
Les propriétés de Nimonic PE16 sont obtenues grâce à une séquence de traitement thermique standard : Traitement des solutions: Chauffage à 1 080-1 120 °C (1 975-2 050 °F), maintien à cette température, puis refroidissement rapide (à l'air ou dans l'huile). Ce processus provoque la dissolution des éléments à l'origine de la formation de la phase γ’. Traitement du vieillissement: Chauffage à 700-750 °C (1 290-1 380 °F) pendant 16 heures, puis refroidissement à l'air. Cela provoque la précipitation de la phase γ’, fine et renforçante. L’alliage est souvent mis en forme (soudé, formé) à l’état recuit de mise en solution, le vieillissement étant effectué en tant qu’étape finale.
L'usinage des barres de Nimonic PE16 est mieux réalisé à l'état de recuit de mise en solution. Il s'agit d'un alliage résistant, qui s'écrouit. Les recommandations sont les suivantes : utilisation d'installations rigides, d'outils en carbure bien affûtés avec une inclinaison positive, des vitesses modérées, des avances régulières et une quantité suffisante de liquide de refroidissement. Son usinabilité est similaire à celle des autres superalliages à base de nickel. Il présente une excellente formabilité à l'état recuit, ce qui permet de réaliser des opérations complexes de formage à froid avant vieillissement.
L'un des principaux avantages du Nimonic PE16 est son excellente soudabilité par rapport à de nombreux superalliages durcis par précipitation. Il peut être soudé à l'arc au tungstène (GTAW/TIG) et par d'autres procédés à l'état recuit de mise en solution sans avoir une forte tendance à la fissuration par traitement thermique après soudage. Des métaux d'apport adaptés (par exemple, NiCr20Nb) ou des métaux d'apport suralliés sont utilisés. Un traitement thermique post-soudure complet (mise en solution + vieillissement) est nécessaire pour restaurer des propriétés optimales dans la zone de soudure, ce qui est plus faisable avec le PE16 qu'avec d'autres alliages en raison de sa plus faible sensibilité.
Le prix de la barre Nimonic PE16 de Shanghai NC Metal Materials Co. est influencé par sa teneur en nickel et en chrome, son traitement thermique spécialisé et sa qualité aérospatiale.
| Facteur de tarification | Impact sur le prix de référence | Orientations en matière de passation de marchés |
|---|---|---|
| Coûts des éléments d'alliage | Le nickel et le chrome sont des facteurs de coût importants. Les ajouts de titane et d'aluminium y contribuent également. | Le PE16 représente souvent un choix rentable dans la famille des superalliages de nickel corroyés, offrant un bon équilibre entre les propriétés et la fabricabilité. |
| Condition de traitement thermique | Les barres traitées et vieillies sont plus chères en raison du traitement thermique supplémentaire. | Pour les assemblages complexes, il est préférable d'acheter les barres à l'état recuit de mise en solution, de les fabriquer, puis de les vieillir. Pour les pièces usinées simples, il peut être plus pratique d'utiliser des barres pré-vieillies. |
| Spécification aérospatiale (AMS) | Les barres conformes à la norme AMS 5701, avec une traçabilité et des tests complets, sont plus chères que les matériaux de qualité commerciale. | Précisez la norme exacte requise. “ AMS 5701 Condition A ” est une référence couramment utilisée pour les composants aérospatiaux devant subir ultérieurement des opérations de formage et de vieillissement. |
| Forme, taille et essais | Les barres de précision finies à froid et les grandes billettes de forgeage sont plus coûteuses. Les essais intensifs (fluage, rupture sous contrainte) entraînent des dépenses supplémentaires importantes. | Utiliser des barres standard laminées à chaud pour l'usinage général. Définir clairement l'ensemble des essais requis ; pour de nombreuses applications, une certification standard des propriétés mécaniques et chimiques est suffisante. |
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