Nicr15Fe7TiAl
鎳基變形高溫合金
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(fā)動機在800℃以下工作并要求強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 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(shù)標(biāo)準
1.4 InconelX-750 化學(xué)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(yīng)力退火:900℃,保濕2h。
消除應(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,可于冷拉狀態(tài)就位。
管材于固溶處理并清除氧化皮后供應(yīng)。
絲材可于固溶狀態(tài)供應(yīng);對于標(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)。對于標(biāo)稱直徑或邊長不大于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(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(xué)性能
InconelX-750技術(shù)標(biāo)準規(guī)定的帶材、板材和管材的室溫力學(xué)性能見表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,總時效時間不小于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,總時效時間不小于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,總時效時間不小于18h | ≥1170 | ≥790 | ≥15 | - | - |
注:交貨狀態(tài)為固溶980℃±15℃,保溫適當(dāng)時間,空冷或快冷,去除氧化皮。
InconelX-750技術(shù)標(biāo)準規(guī)定的絲材的室溫力學(xué)性能見表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)定進行冷拉;
A類:標(biāo)稱直徑或邊長不大與6.35mm的絲材,冷拉變形量為50%~65%;標(biāo)稱直徑或邊長大于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)準規(guī)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(jié)構(gòu)
4.1 Inconel X-750相變溫度 γ′相開始析出溫度約為600℃,析出峰約為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(zhuǎn)變曲線
4.3 Inconel X-750合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)標(biāo)準熱處理后,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℃,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后進行,焊后應(yīng)進行消除應(yīng)力處理,采用980℃,保濕0.5h或900℃保濕2h。焊接組合件隨后進行時效處理,可獲得近似*熱處理狀態(tài)的強度。
5.3 InconelX-750零件熱處理工藝 零件的熱處理應(yīng)在無的中性或還原性氣氛中進行,以免發(fā)生化。零件應(yīng)避免在870~650℃之間進行“熱-冷”處理,對于大截面的零件,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。
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行熱處理:
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(tài)下進行機械加工,退火或固溶狀態(tài)下機械加工性能良好。
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