上海益勵——Nimonic93鎳基變形高溫合金
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美國牌號:Nimonic93
中國牌號:GH93
法國牌號:NCK2OTA
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一、Nimonic93概述
Nimonic93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金,具有較高的強度和較好的組織穩定性,在815℃以下使用,綜合性能良好。用于航空發動機的渦輪葉片,小型發動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好,可以供應板材、棒材和鍛件。
1.1 Nimonic93材料牌號 Nimonic93。
1.2 Nimonic93相近牌號 GH93(中國),NCK2OTA(法國)。
1.3 Nimonic93材料的技術標準
1.4 Nimonic93化學成分 見表1-1。
表1-1 %
C Cr Ni Co Al Ti Fe B Mn Si P S Cu Pb
≤0.13 18.0~21.0 余量 15.0~21.0 1.0~2.0 2.0~3.0 ≤1.00 ≤0.02 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.0025
注:B按計算量加入,允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 Nimonic93熱處理制度 1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。
1.6 Nimonic93品種規格與供應狀態 可以供應d20~22mm熱軋棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下鍛材和鍛件,板材為固溶狀態交貨,其它品種均為鍛態和軋制狀態交貨。
1.7 Nimonic93熔煉與鑄造工藝 真空感應熔煉+真空電弧或電渣重熔工藝。
1.8 Nimonic93應用概況與特殊要求 該合金制造的航空發動機零部件,在英國及法國有所采用,國內用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、Nimonic93物理及化學性能
2.1 Nimonic93熱性能
2.1.1 Nimonic93熔化溫度范圍 1360~1390℃。
2.1.2 Nimonic93熱導率 見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
λ/(W/(m·℃)) 11.47 12.77 14.44 15.99 17.54 18.97 20.64 22.32 23.99 25.83 27.88
2.1.3 Nimonic93比熱容 見表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
c/(J/(kg.℃)) 446 467 494 520 547 572 600 626 652 679 706
2.1.4 Nimonic93線膨脹系數 見表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ 16~100 16~200 16~300 16~400 16~500 16~600 16~700
α/10-6℃-1 11.91 12.97 13.52 14.10 14.49 14.99 15.61
2.2 Nimonic93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 Nimonic93電性能
2.4 Nimonic93磁性能 合金無磁性。
2.5 Nimonic93化學性能
2.5.1 Nimonic93抗氧化性能 在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表2-4。
2.5.2 Nimonic93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。
表2-4[2]
θ/℃ 700 800 900
氧化速率/(g/(m2·h)) 0.0398 0.0236 0.1435
注:試驗方法按YB48-1964。
三、Nimonic93力學性能
3.1 Nimonic93技術標準規定的性能 見表3-1。
3.1.1 Nimonic93室溫拉伸性能生產檢驗數據統計處理結果見表3-2。
表3-1
品種 拉伸性能 HBS 持久性能
θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% θ/℃ σ/MPa t/h δ5/%
不小于 不小于
鍛材
軋材 20 1080 685 20 290 700
815 588
294 30
30 5
7
表3-2
品種 統計數 σb/MPa σP0.2/MPa
A B S A B S
鍛材
軋材 100
100 1115
1140 1155
1185 1080
1080 700
725 740
765 685
685
注:長城鋼廠三分廠數據。
四、Nimonic93組織結構
4.1 Nimonic93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 Nimonic93時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 Nimonic93合金組織結構 在奧氏體基體上析出γ′相,M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界,MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內,未發現M7C3型碳化物。
五、Nimonic93工藝性能與要求
5.1 Nimonic93成形性能 該合金熱加工塑性良好,在1050~1150℃溫度范圍內,允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130~1150℃,終鍛溫度不低于950℃,軋制加熱溫度1150~1170℃,終軋溫度不低于1000℃。
5.2 Nimonic93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯接,固溶狀態焊接性尚好,焊后應消除應力并進行時效處理。
5.3 Nimonic93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經固溶處理,機加工后在氬氣保護下進行時效處理,也可以用餅坯經完全熱處理后進行機加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區緩慢升溫,冷卻時出爐后分散冷卻。
5.4 Nimonic93表面處理工藝 渦輪盤榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。
5.5 Nimonic93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態切削性能優于時效狀態。