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更新時(shí)間：2020-11-03
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Nimonic90
一、Nimonic90概述
Nimonic90為時(shí)效強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，含有較高量的鈷及多種強(qiáng)化元素。該合金在815～870℃有較高的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變能力、良好的性和耐腐蝕性、在冷熱反復(fù)交替作用下有較高的疲勞強(qiáng)度以及良好的成形性和焊接性。主要供應(yīng)熱軋和冷拉棒材、冷軋板材、帶材及冷拉絲材。用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦、葉片、高溫緊固件、卡箍、密封圈及彈性元件等。
1.1Nimonic90材料牌號(hào)Nimonic90。
1.2Nimonic90相近牌號(hào)GH90(中國(guó))。
1.3Nimonic90材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
WS97014-1996《Nimonic90合金彈簧用冷拉絲材》
WS97015.1-1996《Nimonic90合金冷拉和固溶處理的彈簧絲材》
WS97015.2-1996《Nimonic90合金冷拉和固溶處理的彈簧扁絲》
WS97016-1996《Nimonic90合金冷拉棒材》
WS97086-1996《Nimonic90合金冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）》
WS97087-1996《Nimonic90合金冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）》
1.4Nimonic90化學(xué)成分見表1-1。
表1-1%
C | Cr | Ni | Co | Al | Ti | Mn | Si | P | S | Ag | Pb | Bi | B | Cu | Fe | Zr |
不大于 | ||||||||||||||||
≤0.13 | 18.0～21.0 | 余量 | 15.0～21.0 | 1.0～2.0 | 2.0～3.0 | 0.4 | 0.8 | 0.020 | 0.015 | 0.0005 | 0.0020 | 0.0001 | 0.020 | 0.2 | 1.5 | 0.15 |
注：絲材規(guī)定ω(pb)≤0.0010%。
1.5Nimonic90熱處理制度
1.5.1Nimonic90冷拉棒材：1080℃?10℃,保溫時(shí)間見表1-2，空冷或水冷 750℃?10℃,4h,空冷。
表1-2
直徑或較小截面尺寸/mm | ≤3 | >3～6 | >6～12.5 | >12.5～25 |
t/h | 1 | 2 | 4 | 8 |
1.5.2Nimonic90薄板和帶材（軟態(tài)）：軟化處理1100～1150℃，1～10min，適當(dāng)介質(zhì)中冷卻＋750℃?10℃,4h,空冷。
1.5.3Nimonic90薄板和帶材（硬態(tài)）：700～725℃,4h,空冷。
1.5.4Nimonic90彈簧用冷拉絲材：600℃?10℃，16h，空冷或650℃?10℃，4h，空冷。
1.5.5Nimonic90冷拉和固溶處理的彈簧絲材：1080℃?10℃,8h,空冷＋700～750℃，4h，空冷。
1.6Nimonic90品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)供應(yīng)直徑或內(nèi)切圓直徑不大于25mm的冷拉棒材或冷拉六角棒材；厚度不大于4mm的冷軋薄板和厚度不大于0.8mm的冷軋帶材；直徑不大于8mm的彈簧用冷拉絲材。冷拉棒材的供應(yīng)狀態(tài)按用途分為：鐓鍛用棒以冷拉磨光狀態(tài)交貨（當(dāng)需方需求以固溶狀態(tài)交貨時(shí)，應(yīng)在合同中注明）；機(jī)加工用棒材經(jīng)固溶并除氧化皮狀態(tài)交貨。冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊后交貨；冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）以冷軋、切邊后交貨。彈簧用絲材以冷拉狀態(tài)或冷拉后固溶處理狀態(tài)交貨。
1.7Nimonic90熔煉與鑄造工藝合金采用下列四種工藝之一進(jìn)行熔煉：(1)感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(2)真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(3)真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔；(4)真空感應(yīng)熔煉。
1.8Nimonic90應(yīng)用概況與特殊要求該合金在發(fā)動(dòng)機(jī)上用作高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室卡圈、止動(dòng)銷等零部件。在國(guó)外還用作渦輪工作葉片、渦等零部件。
二、Nimonic90物理及化學(xué)性能
2.1Nimonic90熱性能
2.1.1Nimonic90熔化溫度范圍熔點(diǎn)1400℃[1]。
2.1.2Nimonic90熱導(dǎo)率見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 600 | 700 | 800 |
λ/(W/(m?℃)) | 21.76 | 23.93 | 25.57 |
2.1.3Nimonic90線膨脹系數(shù)見表2-2。
表2-2[2]
θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
α1/10-6℃-1 | 12.71 | 13.09 | 13.51 | 14.04 | 14.52 | 15.03 | 15.58 | 16.36 | 17.38 |
2.2Nimonic90密度ρ=8.20g/cm3。
2.3Nimonic90電性能
2.4Nimonic90磁性能合金無磁性。
2.5Nimonic90化學(xué)性能合金在1040℃以下具有良好的性和耐腐蝕性能；在1040℃以上時(shí)易產(chǎn)生晶間氧化。
三、Nimonic90力學(xué)性能
3.1Nimonic90技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.1Nimonic90冷拉棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | |||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | ||
不小于 | ||||||
WS97016-1996 | 650 | 820 | 590 | 8 | - | - |
870 | - | - | - | 140 | ≥30 | |
注：固溶狀態(tài)供應(yīng)的棒材，力學(xué)性能試樣只進(jìn)行時(shí)效處理。
3.1.2Nimonic90冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-2。
表3-2
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | θ/℃ | 成品厚度/mm | 拉伸性能 | 硬度HV | 持久性能 | ||||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | |||||
不小于 | |||||||||
WS97087-1996 | 室溫 | 0.25～0.35 | 1080 | 695 | 15 | ≥280 | - | - | |
>0.35～0.45 | 1080 | 695 | 20 | ||||||
>0.45 | 1080 | 695 | 25 | ||||||
870 | 所有 | - | - | - | - | 140 | ≥30 | ||
注：持久試驗(yàn)的試樣熱處理制度：供應(yīng)狀態(tài)＋1080℃?10℃,8h,空冷＋700℃?10℃,16h,空冷。
3.1.3Nimonic90冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-3。
表3-3
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | θ/℃ | 拉伸性能 | |
σb/MPa | σP0.2/MPa | ||
WS97086-1996 | 室溫 | 1390～1620 | ≥1030 |
3.1.4Nimonic90彈簧用絲材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-4。
表3-4
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | θ/℃ | 成品厚度/mm | 拉伸性能 | 持久性能 | |||||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | |||||
不小于 | |||||||||
WS97014-1996 | 室溫 | ≤1.0 | 1540 | - | - | - | - | ||
>1.0～5.0 | 1390 | 1160 | - | ||||||
>5.0～8.0 | 1310 | 1000 | 10 | - | - | ||||
870 | 坯料 | - | - | - | 140 | ≥30 | |||
WS97015.1-1996 | 室溫 | >0.44～0.99 | 1080 | - | 15 | - | - | ||
>0.99～8.0 | 1080 | - | 15 | - | - | ||||
870 | 坯料 | - | - | - | 140 | ≥30 | |||
注：進(jìn)行持久試驗(yàn)的坯料熱處理制度：1080℃?10℃,8h,空冷＋700℃?10℃,16h,空冷。
3.1.5Nimonic90生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)
3.1.5.1Nimonic90冷拉棒材650℃拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-5。
表3-5
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | 冶煉工藝 | 650℃拉伸性能 | ||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ50mm/% | ||
WS97016-1996 | 真空感應(yīng)加電渣 | 975 | 670 | 24 |
3.1.5.2Nimonic90彈簧用絲材室溫拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-6。
表3-6
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) | 冶煉工藝 | 絲材直徑/mm | 室溫拉伸性能 | ||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ50mm/% | |||
WS97014-1996 | 真空感應(yīng)熔煉 | ≤1.0 | 1800 | - | - |
>1.0～5.0 | 1515 | 1260 | - | ||
WS97015.1-1996 | >0.99～8.0 | 1180 | 690 | 27 | |
四、Nimonic90組織結(jié)構(gòu)
4.1Nimonic90相變溫度
4.2Nimonic90時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3Nimonic90合金組織結(jié)構(gòu)合金的主要強(qiáng)化相是γ′-Ni3(Al、Ti)，在晶內(nèi)以大小不同的方形顆粒狀析出，在晶界上也可見到這種形狀的γ′相。碳化物在晶界上呈不連續(xù)的鏈狀析出[2]。
五、Nimonic90工藝性能與要求
5.1Nimonic90成形性能合金在鍛造時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)裂，不允許重錘打擊，不允許低溫倒棱。鋼錠裝爐溫度不高于700℃，終加熱溫度1150℃?10℃，開鍛溫度不低于1060℃，終鍛溫度不低于950℃。軋制加熱溫度1160℃，終軋溫度不低于950℃。冷拔材在終中間退火后應(yīng)進(jìn)行8%～12%的冷變形。
5.2Nimonic90焊接性能合金在固溶狀態(tài)可進(jìn)行惰性氣體保護(hù)鎢電弧焊及閃光對(duì)焊。
5.3Nimonic90零件熱處理工藝零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進(jìn)行。
5.4Nimonic90表面處理工藝
5.5Nimonic90切削加工與磨削性能Nimonic90在固溶處理狀態(tài)有良好的機(jī)械加工性能，在時(shí)效處理后使用堅(jiān)硬刀具按規(guī)定進(jìn)刀量慢速加工。
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