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Inconel合金

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InconelX-750鎳基變形高溫合金

InconelX-750鎳基變形高溫合金

 
美國牌號:InconelX-750
中國牌號:GH145/GH4145
德國牌號:NiCr15Fe7TiAl
法國牌號:NC15FeTNbA
日本牌號:NCF750
一、InconelX-750 概述
     InconelX-750合金主要是以γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進行時效強化的鎳基高溫合金,在980℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能,800℃以下具有較高的強度,540℃以下具有較好的耐松弛性能,同時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動機在800℃以下工作並要求強度較高的耐腐蝕的環形件、結構件和螺栓等零件、在540℃以下工作的具有中等或較低應力並要求耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。還可用于制造氣輪機渦輪葉片等零件。可供應的品種有板材、帶材、棒材、鍛件、環形件、絲材和管材。
    1.1 InconelX-750 材料牌號 InconelX-750
    1.2 InconelX-750 相近牌號 GH145/GH4145(中國),NiCr15Fe7TiAl(德 國),NC15FeTNbA(法國),NCF750(日  本)
    1.3 InconelX-750 材料的技術標准
    1.4 InconelX-750 化學成分  見表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爲棒、鍛件、環形件和絲材含量,板材、帶材和管材爲:ω(Mn)≤0.35%,ω(Si)≤0.35%。
    1.5 InconelX-750 熱處理制度 板、帶、管材供應狀態的固溶熱處理制度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行熱處理。
    退火:955~1010℃,水冷。
    焊接件焊接前退火:980℃,1h。
    焊接件消除應力退火:900℃,保濕2h。
    消除應力退火:885℃±15℃,24h,空冷。
    1.6 InconelX-750 品種規格與供應狀態 可以供應各種規格的棒材、鍛件、環形件、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、酸洗抛光後供應。
棒材、鍛件和環形件可于鍛態或熱軋狀態供應;也可于鍛後固溶處理供應;棒材可于固溶後磨光或車光供應,當訂單有要求時,可于冷拉狀態就位。
管材于固溶處理並清除氧化皮後供應。
    絲材可于固溶狀態供應;對于標稱直徑或厚度在6.35mm以下的絲材,可固溶後並以50%~65%的冷拉變形供應;標稱直徑或邊長大于6.35mm的絲材,固溶處理後以不小于30%的冷拉變形供應。對于標稱直徑或邊長不大于0.65mm的絲材,根據要求固溶處理後以不小于15%的冷拉變形供應。
    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、真空感應加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應加真空自耗重熔。
    1.8 InconelX-750 應用概況與特殊要求 該合金主要用于制造航空發動機工作溫度在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 物理及化學性能    
    2.1 Inconel X-750 熱性能
2.1.1 Inconel X-750  熔化溫度範圍  1395~1425℃。
2.1.2 Inconel X-750  熱導率  見表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 見表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℃時的電阻率ρ=1.22×10-6Ω.m[6]。
 三、InconelX-750力學性能
     InconelX-750技術標准規定的帶材、板材和管材的室溫力學性能見表3-1。
                                                                                                      表3-1

品種 規格δ/mm 熱處理制度 σb/MPa σP0.2/MPa δ4D/% φ/% HRC
帶材   交貨狀態 ≤930 - ≥18 - -
交貨狀態+730℃±10℃,8h,炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,总时效时间不小于18h ≥1105 - ≥12 - ≥30
板材 ≤0.60 交貨狀態 ≤930 ≤515 ≥30 - -
>0.60 ≤930 ≤515 ≥35 - -
板材   交貨狀態+730℃±10℃,8h,炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,总时效时间不小于18h ≥1170 ≥795 ≥18 - ≥32
管材   交貨狀態 ≤965 ≤550 ≥35 - -
交貨狀態+730℃±10℃,8h,炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,总时效时间不小于18h ≥1170 ≥790 ≥15 - -
    注:交貨狀態为固溶980℃±15℃,保温适当时间,空冷或快冷,去除氧化皮。
InconelX-750技術標准規定的絲材的室溫力學性能見表3-2。
                                                                                                       表3-2

品種 規格/mm 熱處理制度 圓形絲 方或扁形絲
σb/MPa σb/MPa
絲材 ≤6.35 A类,交貨狀態 ≥1310 ≥1210
>6.35~15.88 ≥1110 ≥1110
≤0.65 B类,交貨狀態 ≤1030  
>0.65~12.70 895~1140  
≥0.30~6.35 A类,交貨狀態+650℃±10℃,4h,空冷 ≥1520  
>6.35~10.60 ≥1380  
>10.60~15.90 ≥1240  
≥0.30~6.35 A类,交貨狀態+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,絲材在冷拉至成品前,在1090~1200℃内的某一温度固溶处理,然后按下述规定进行冷拉;
    A类:标称直径或边长不大与6.35mm的絲材,冷拉变形量为50%~65%;标称直径或边长大于6.35mm的絲材,冷拉变形量为30%以上。
    B类:标称直径或边长不大于0.65mm的絲材,冷拉变形量为15%左右。
InconelX-750棒材、鍛材和環形件標准規定的持久性能見表3-3。
                                          表3-3[3]

θ/℃ σ/MPa t/h δ4D/%
730℃±3℃ 362 ≥23 ≥5
四、Inconel X-750 組織結構
    4.1 Inconel X-750相變溫度 γ′相開始析出溫度約爲600℃,析出峰約爲800℃,900℃開始回溶,到970℃時幾乎全部溶解。
4.2 Inconel X-750時間-溫度-組織轉變曲線 
    4.3 Inconel X-750合金組織結構 合金經標准熱處理後,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′含量大約爲14.5%,是合金的主要強化相。
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。鋼錠開坯鍛造,其加熱溫度可在1200℃,爲了使最終鍛件或棒材獲得良好的組織和性能,隨後的鍛造加熱溫度應在相應較低的溫度下進行。終鍛溫度應不低于950℃。該合金在劇烈成形工序後應進行固溶處理。
    5.2 InconelX-750焊接性能 合金具有較好的焊接性能,可進行各種焊接,但對大截面的零件較難進行熔焊,而對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後進行,焊後應進行消除應力處理,采用980℃,保濕0.5h或900℃保濕2h。焊接組合件隨後進行時效處理,可獲得近似完全熱處理狀態的強度。
    5.3 InconelX-750零件熱處理工藝 零件的熱處理應在無硫的中性或還原性氣氛中進行,以免發生硫化。零件應避免在870~650℃之間進行“熱-冷”處理,對于大截面的零件,爲了防止裂紋,固溶處理後應在空氣中冷卻。
    成品零件最終熱處理:
    對于在600℃以上工作、要求最佳持久蠕變性能的零部件:
        固溶:1150℃±15℃,保溫2~4h,空冷;
        時效:845℃±15℃,保溫24h,空冷+705℃±15℃,保溫24h,空冷。
    對于在600℃以下工作、要求最佳室溫和高溫拉伸性能的零部件:
        固溶:980℃±15℃,保溫1h,空冷;
        時效:730℃±15℃,保溫8h,以50℃/h爐冷到620℃±10℃,保溫8h,空冷。
    环形件一般采用下述熱處理制度:
        固溶:1095℃±15℃,保溫2-4h,空冷;
        時效: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,采用下述制度進行熱處理:
        均勻化:885℃±15℃,保溫24h,空冷;
        時效:705℃±15℃,保溫20±1h,空冷。
    退火状态的板材和帶材及做弹簧用的板带和絲材可采用下述制度进行热处理:
        時效: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下進行機械加工,退火或固溶狀態下機械加工性能良好。
 
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