Nimonic93
一、Nimonic93概述
Nimonic93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金,具有较高的强度和较好的组织稳定性,在815℃以下使用,良好。用于航空发动机的涡轮叶片,小型发动机涡和紧固件。该合金热加工塑性良好,可以供应板材、棒材和锻件。
1.1Nimonic93材料牌号Nimonic93。
1.2Nimonic93相近牌号GH93(中国),NCK2OTA(法国)。
1.3Nimonic93材料的技术标准
C3S163-1985《Nimonic93合金热轧和锻制棒材》(长城钢厂三分厂)
C3S164-1985《Nimonic93合金冷轧薄板》(长城钢厂三分厂)
1.4Nimonic93化学成分见表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按计算量加入,允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5Nimonic93热处理制度1050~1080℃,8h,空冷+710℃?10℃,16h,空冷。
1.6Nimonic93品种规格与供应状态可以供应d20~22mm热轧棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下锻材和锻件,板材为固溶状态交货,其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7Nimonic93熔炼与铸造工艺真空感应熔炼+真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8Nimonic93应用概况与特殊要求该合金制造的航空发动机零部件,在英国及法国有所采用,国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、Nimonic93物理及化学性能
2.1Nimonic93热性能
2.1.1Nimonic93熔化温度范围1360~1390℃。
2.1.2Nimonic93热导率见表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 |
2.1.3Nimonic93比热容见表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 |
2.1.4Nimonic93线膨胀系数见表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 |
2.2Nimonic93密度ρ=8.19g/cm3。
2.3Nimonic93电性能
2.4Nimonic93磁性能合金无磁性。
2.5Nimonic93化学性能
2.5.1Nimonic93性能在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2Nimonic93耐腐蚀性能合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4[2]
θ/℃ | 700 | 800 | 900 |
氧化速率/(g/(m2?h)) | 0.0398 | 0.0236 | 0.1435 |
注:试验方法按YB48-1964。
三、Nimonic93力学性能
3.1Nimonic93技术标准规定的性能见表3-1。
3.1.1Nimonic93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1
品种 | 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 | ||||||||
锻材 轧材 | 20 | 1080 | 685 | 20 | 290 | 700 815 | 588 294 | 30 30 | 5 7 |
表3-2
品种 | 统计数 | σb/MPa | σP0.2/MPa | ||||
A | B | S | A | B | S | ||
锻材 轧材 | 100 100 | 1115 1140 | 1155 1185 | 1080 1080 | 700 725 | 740 765 | 685 685 |
注:长城钢厂三分厂数据。
四、Nimonic93组织结构
4.1Nimonic93相变温度γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2Nimonic93时间-温度-组织转变曲线
4.3Nimonic93合金组织结构在奥氏体基体上析出γ′相,M23C6型碳化物呈链状分布在晶界,MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内,未发现M7C3型碳化物。
五、Nimonic93工艺性能与要求
5.1Nimonic93成形性能该合金热加工塑性良好,在1050~1150℃温度范围内,允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130~1150℃,终锻温度不低于950℃,轧制加热温度1150~1170℃,终轧温度不低于1000℃。
5.2Nimonic93焊接性能板材可采用氩弧焊联接,固溶状态焊接性尚好,焊后应消除应力并进行时效处理。
5.3Nimonic93零件热处理工艺涡坯料可以先经固溶处理,机加工后在氩气保护下进行时效处理,也可以用饼坯经*热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温,冷却时出炉后分散冷却。
5.4Nimonic93表面处理工艺涡榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5Nimonic93切削加工与磨削性能该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
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