鎳基變形高溫合金
美國(guó)牌號(hào)：INcoNelX-750
牌號(hào)：GH145/GH4145
德國(guó)牌號(hào)：NiCr15Fe7TiAl
法國(guó)牌號(hào)：NC15FeTNbA
日本牌號(hào)：NCF750
一,、INcoNelX-750 概述
INcoNelX-750合金主要是以γ′[Ni3(Al,、Ti、Nb)]相進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的鎳基高溫合金,，在980℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能,，800℃以下具有較高的強(qiáng)度，540℃以下具有較好的耐松弛性能,，同時(shí)還具有良好的成形性能和焊接性能,。該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)在800℃以下工作并要求強(qiáng)度較高的耐腐蝕的環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等零件,、在540℃以下工作的具有中等或較低應(yīng)力并要求耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧,。還可用于制造氣輪機(jī)渦輪葉片等零件?？晒?yīng)的品種有板材,、帶材、棒材,、鍛件,、環(huán)形件、絲材和管材,。
1.1 INcoNelX-750 材料牌號(hào) INcoNelX-750
1.2 INcoNelX-750 相近牌號(hào) GH145/GH4145(),NiCr15Fe7TiAl(德 國(guó)),NC15FeTNbA(法國(guó)),NCF750（日 本）
1.3 INcoNelX-750 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 INcoNelX-750 化學(xué)成分 見(jiàn)表1-1,。
表1-1 %
C | Cr | Ni+Co | Al | Ti | Fe | Nb+Ta | Co | MN | Si | S | Cu | P |
不大于 | ||||||||||||
≤0.08 | 14.0～17.0 | ≥70.0 | 0.40～1.00 | 2.25～2.75 | 5.00～9.00 | 0.70～1.20 | 1.00 | 1.00 | 0.50 | 0.010 | 0.50 | 0.015 |
注：表中MN,、Si為棒,、鍛件,、環(huán)形件和絲材含量，板材,、帶材和管材為：ω(MN)≤0.35%,ω(Si)≤0.35%,。
1.5 INcoNelX-750 熱處理制度 板、帶,、管材供應(yīng)狀態(tài)的固溶熱處理制度980℃±15℃,，空冷。材料及零件的中間熱處理制度,，可分別選擇下列工藝進(jìn)行熱處理,。
退火：955～1010℃，水冷,。
焊接件焊接前退火：980℃,，1h,。
焊接件消應(yīng)力退火：900℃,保濕2h。
消應(yīng)力退火：885℃±15℃,，24h,空冷,。
1.6 INcoNelX-750 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)各種規(guī)格的棒材、鍛件,、環(huán)形件,、熱軋板、冷軋板,、帶材,、管材和絲材。
板材和帶材一般于熱軋或冷軋,、退火或固溶,、酸洗拋光后供應(yīng)。
棒材,、鍛件和環(huán)形件可于鍛態(tài)或熱軋狀態(tài)供應(yīng),；也可于鍛后固溶處理供應(yīng)；棒材可于固溶后磨光或車光供應(yīng),，當(dāng)訂單有要求時(shí)，可于冷拉狀態(tài)就位,。
管材于固溶處理并清氧化皮后供應(yīng),。
絲材可于固溶狀態(tài)供應(yīng)；對(duì)于標(biāo)稱直徑或厚度在6.35mm以下的絲材,，可固溶后并以50%～65%的冷拉變形供應(yīng),；標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材，固溶處理后以不小于30%的冷拉變形供應(yīng),。對(duì)于標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材,，根據(jù)要求固溶處理后以不小于15%的冷拉變形供應(yīng)。
1.7 INcoNelX-750 熔煉與鑄造工藝 合金采用電弧爐加真空自耗重熔,、真空感應(yīng)加電渣,、電渣加真空自耗重熔或真空感應(yīng)加真空自耗重熔。
1.8 INcoNelX-750 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在540℃以下的耐腐蝕的平面波形彈簧,、周向螺旋彈簧,、螺旋壓簧、彈簧卡圈和密封圈等零件,。
二,、INcoNel X-750 物理及化學(xué)性能
2.1 INcoNel X-750 熱性能
2.1.1 INcoNel X-750 熔化溫度范圍 1395～1425℃。
2.1.2 INcoNel X-750 熱導(dǎo)率 見(jiàn)表2-1,。
表2-1[1]
θ/℃ | 50 | 100 | 300 | 500 | 900 |
λ/（W/（m·℃）） | 14.7 | 15.9 | 20.1 | 25.1 | 37.3 |
2.1.3 INcoNel X-750 線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-2,。
表2-2[2]
θ/℃ | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 |
α/10-6℃-1 | 13.1 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 15.0 | 15.6 | 16.2 |
2.2 INcoNel X-750密度 ρ=8.25g/cm3[7],。
2.3 INcoNel X-750電性能 50℃時(shí)的電阻率ρ=1.22×10-6Ω.m[6]。
三,、INcoNelX-750力學(xué)性能
INcoNelX-750技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶材,、板材和管材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)表3-1。
表3-1
品種 | 規(guī)格δ/mm | 熱處理制度 | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ4D/% | φ/% | HRC |
帶材 | 交貨狀態(tài) | ≤930 | - | ≥18 | - | - | |
交貨狀態(tài)＋730℃±10℃,，8h,，爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃，8h,，空冷,，總時(shí)效時(shí)間不小于18h | ≥1105 | - | ≥12 | - | ≥30 | ||
板材 | ≤0.60 | 交貨狀態(tài) | ≤930 | ≤515 | ≥30 | - | - |
>0.60 | ≤930 | ≤515 | ≥35 | - | - | ||
板材 | 交貨狀態(tài)＋730℃±10℃，8h,，爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,，8h，空冷,，總時(shí)效時(shí)間不小于18h | ≥1170 | ≥795 | ≥18 | - | ≥32 | |
管材 | 交貨狀態(tài) | ≤965 | ≤550 | ≥35 | - | - | |
交貨狀態(tài)＋730℃±10℃,，8h，爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,，8h,，空冷，總時(shí)效時(shí)間不小于18h | ≥1170 | ≥790 | ≥15 | - | - |
注：交貨狀態(tài)為固溶980℃±15℃,，保溫適當(dāng)時(shí)間,，空冷或快冷，去除氧化皮,。
INcoNelX-750技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絲材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)表3-2,。
表3-2
品種 | 規(guī)格/mm | 熱處理制度 | 圓形絲 | 方或扁形絲 |
σb/MPa | σb/MPa | |||
絲材 | ≤6.35 | A類，交貨狀態(tài) | ≥1310 | ≥1210 |
>6.35～15.88 | ≥1110 | ≥1110 | ||
≤0.65 | B類,，交貨狀態(tài) | ≤1030 | ||
>0.65～12.70 | 895～1140 | |||
≥0.30～6.35 | A類,，交貨狀態(tài)＋650℃±10℃,4h,空冷 | ≥1520 | ||
>6.35～10.60 | ≥1380 | |||
>10.60～15.90 | ≥1240 | |||
≥0.30～6.35 | A類，交貨狀態(tài)＋1150℃±10℃,，2h,，空冷，＋840℃±10℃,，24h,，空冷，＋650℃±10℃,，20h,，空冷 | ≥1030 | ||
>6.35～15.90 | ≥1000 | |||
≤0.65 | B類＋730℃±10℃,16h，空冷 | ≥1070 | ||
>0.65～12.70 | ≥1140 |
注：交貨狀態(tài),，絲材在冷拉至成品前,，在1090～1200℃內(nèi)的某一溫度固溶處理,，然后按下述規(guī)定進(jìn)行冷拉；
A類：標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大與6.35mm的絲材,，冷拉變形量為50%～65%,；標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材，冷拉變形量為30%以上,。
B類：標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材,，冷拉變形量為15%左右。
INcoNelX-750棒材,、鍛材和環(huán)形件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的持久性能見(jiàn)表3-3,。
表3-3[3]
θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ4D/% |
730℃±3℃ | 362 | ≥23 | ≥5 |
四、INcoNel X-750 組織結(jié)構(gòu)
4.1 INcoNel X-750相變溫度 γ′相開(kāi)始析出溫度約為600℃,，析出峰約為800℃,，900℃開(kāi)始回溶，到970℃時(shí)幾乎全部溶解,。
4.2 INcoNel X-750時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 INcoNel X-750合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后,，其組織由γ基體、Ti(C,、N),、Nb(C、N),、M23C6碳化物和γ′[Ni3(Al,、Ti、Nb)]相組成,，γ′含量大約為14.5%，是合金的主要強(qiáng)化相,。
五,、 INcoNelX-750工藝性能與要求
5.1 INcoNelX-750成形性能 合金的鍛造溫度在1220～950℃之間均易成形。鋼錠開(kāi)坯鍛造,，其加熱溫度可在1200℃,，為了使終鍛件或棒材獲得良好的組織和性能，隨后的鍛造加熱溫度應(yīng)在相應(yīng)較低的溫度下進(jìn)行,。終鍛溫度應(yīng)不低于950℃,。該合金在劇烈成形工序后應(yīng)進(jìn)行固溶處理。
5.2 INcoNelX-750焊接性能 合金具有較好的焊接性能,，可進(jìn)行各種焊接,，但對(duì)大截面的零件較難進(jìn)行熔焊，而對(duì)小截面零件和薄板焊接性能較好,。焊接必須在退火或固溶處理后進(jìn)行,，焊后應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力處理,，采用980℃，保濕0.5h或900℃保濕2h,。焊接組合件隨后進(jìn)行時(shí)效處理,，可獲得近似全熱處理狀態(tài)的強(qiáng)度。
5.3 INcoNelX-750零件熱處理工藝 零件的熱處理應(yīng)在無(wú)硫的中性或還原性氣氛中進(jìn)行,，以免發(fā)生硫化,。零件應(yīng)避免在870～650℃之間進(jìn)行“熱-冷"處理，對(duì)于大截面的零件,，為了防止裂紋,，固溶處理后應(yīng)在空氣中冷卻。
成品零件終熱處理：
對(duì)于在600℃以上工作,、要求佳持久蠕變性能的零部件：
固溶：1150℃±15℃,保溫2～4h,空冷,；
時(shí)效：845℃±15℃，保溫24h,，空冷+705℃±15℃,保溫24h,空冷,。
對(duì)于在600℃以下工作、要求佳室溫和高溫拉伸性能的零部件：
固溶：980℃±15℃,保溫1h,空冷,；
時(shí)效：730℃±15℃,，保溫8h，以50℃/h爐冷到620℃±10℃,保溫8h,空冷,。
環(huán)形件一般采用下述熱處理制度：
固溶：1095℃±15℃,保溫2-4h,空冷,；
時(shí)效：845℃±15℃，保溫24h,，空或爐冷到+705℃±15℃,保溫20h,空冷,。
棒材和鍛件在600℃以下溫度使用時(shí)，采用下述制度進(jìn)行熱處理：
均勻化：885℃±15℃,保溫24h,空冷,；
時(shí)效：705℃±15℃,，保溫20±1h,空冷。
退火狀態(tài)的板材和帶材及做彈簧用的板帶和絲材可采用下述制度進(jìn)行熱處理：
時(shí)效：1）705℃±15℃,保溫22h,空冷,；
2）760℃±10℃,，保溫1h,空冷。
固溶：980℃±15℃,保溫1h,空冷,；
時(shí)效：730℃±10℃,，保溫8h，以50℃/h爐冷到+620℃±10℃,保溫8h,空冷,。
5.4 INcoNelX-750表面處理工藝
5.5 INcoNelX-750切削加工與磨削性能 合金可以在各種狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械加工,，退火或固溶狀態(tài)下機(jī)械加工性能良好。
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