Alloy K - 500鎳合金材料概述

一,、化學(xué)成分

Alloy K - 500是一種鎳基合金,，其化學(xué)成分（質(zhì)量百分比）如下:

Ni：63.0–70.0、Al：2.3–3.15,、Fe：2.00max,、Mn：1.5max、Ti：0.35–0.85,、Si：0.5max,、C：0.25max、S：0.01max,。

二,、性能特點(diǎn)

（一）機(jī)械性能

強(qiáng)度方面

Alloy K - 500的拉伸強(qiáng)度通常是Alloy400鎳銅合金的兩倍，屈服強(qiáng)度是Alloy400鎳銅合金的三倍,。

對(duì)于棒料，屈服強(qiáng)度RP0.2MPA≥620,，拉伸強(qiáng)度RMMPA≥900,，伸長(zhǎng)率[%]≥17，硬度[HB]≤250,。

硬度方面：鐵的添加可以增加合金的硬度,，合金中的其他元素配比也有助于其獲得合適的硬度值，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景需求,。

（二）物理特性

密度為0.305lb/in3(8.44g/cm3),；彈性模量 (E) 在70°F(20°C)時(shí)為26x103 ksi(179GPa)；剛度模量 (G) 在70°F(20°C)時(shí)為9.5x103 ksi(65.5GPa)；膨脹系數(shù)在70華氏度至600華氏度為8.3µ英寸/英寸 - 華氏度,，在20°C至300°C為14.9µm/m - °C,；電阻率為25.2µΩ。英寸(64µΩ.cm),；導(dǎo)熱系數(shù)為121Btuin/ft2hr - °F(17.5W/m - K) ,。

（三）耐腐蝕性

在一般條件下，其耐腐蝕性能與Alloy 400相當(dāng),。從純凈水到高濃度的鹽溶液和堿溶液,，對(duì)許多介質(zhì)都有好的耐腐蝕性。幾乎對(duì)氯離子引起的應(yīng)力腐蝕開裂免疫,，但在沉淀硬化狀態(tài)以及接近屈服強(qiáng)度的應(yīng)力條件下,，對(duì)熱氫氟酸蒸汽引起的應(yīng)力腐蝕開裂較敏感。

在快速流動(dòng)的海水和海洋大氣中,，具有良好的耐蝕性,，但在流動(dòng)較少或幾乎靜止的海水中，可能發(fā)生點(diǎn)蝕,，也具有很好的抗酸性氣體介質(zhì)的能力,。

（四）低溫性能

低溫性能非常出色，拉伸和屈服強(qiáng)度隨著溫度的降低而增加,，而延展性和韌性幾乎不受損害,。即使在低至-200°C的溫度下也不會(huì)發(fā)生韌性 - 脆性轉(zhuǎn)變，在零下（包括低溫）溫度下表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,。

（五）磁性

該合金在低于-101°C的溫度下是非磁性的,。低磁導(dǎo)率、高強(qiáng)度和良好耐腐蝕性的組合使其在油井測(cè)量設(shè)備和電子元件等許多應(yīng)用中發(fā)揮作用,，不過在加工過程中可能在材料表面形成磁性層,，例如鋁和銅在加熱過程中被選擇性氧化時(shí)，會(huì)在工件外部留下一層富磁性鎳膜,，這種效果在細(xì)線或帶材上尤其明顯,。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

航空航天領(lǐng)域：因其出色的耐高溫性能,、良好的機(jī)械性能和好的抗腐蝕能力而被應(yīng)用,。

化工領(lǐng)域：可用于處理腐蝕性介質(zhì)，例如在化工加工中的泵和閥組件等,。

海洋領(lǐng)域：如在海洋中的油井鉆機(jī)軸環(huán)和儀表,、泵軸和葉輪等方面使用，在快速流動(dòng)的海水和海洋大氣中有良好耐蝕性,。

能源領(lǐng)域：其性能可以滿足能源相關(guān)設(shè)備的需求,。

在電子元件方面：低磁導(dǎo)率,、高強(qiáng)度和良好耐腐蝕性的組合適合電子元件的制造。

四,、生產(chǎn)加工相關(guān)

（一）冶煉

為了獲得更純凈化的鋼水,，減低氣體含量與有害元素含量；同時(shí)由于部分合金中有易氧化元素如Al,，Ti等存在,，非真空方式冶煉難以控制；更是為了獲得更好的熱塑性,，通常采用真空感應(yīng)爐熔煉,，甚至用真空感應(yīng)冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進(jìn)行生產(chǎn)。

（二）變形

采用鍛造,、軋制工藝,，對(duì)于熱塑性差的合金甚至采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝，目的是為了破碎鑄造組織,，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu),。

（三）鑄造

通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金保證成分與控制氣體與雜質(zhì)含量，并用真空重熔 - 精密鑄造法制成零件,。

（四）熱處理

變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理,，包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理,。例如Udmet500合金的熱處理制度分為四段：固溶處理,，1175℃，2小時(shí),，空冷,；中間處理，1080℃,，4小時(shí),，空冷；一次時(shí)效處理,，843℃,，24小時(shí)，空冷,；二次時(shí)效處理,，760℃，16小時(shí),，空冷,，以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能,。Alloy K - 500的固溶退火為980 - 1040℃,，時(shí)效硬化為540 - 600°C。