Nimonic93鎳合金圓鋼

時(shí)間：2024-11-27作者：上海威勵(lì)金屬集團(tuán)有限公司瀏覽：4

Nimonic93特性及性能

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Nimonic93

目錄

概述---------------------------------------------------------------3
----------1.1、材料牌號(hào)
----------1.2、相近牌號(hào)
----------1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
----------1.4、化學(xué)成分
----------1.5、熱處理制度
----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
----------1.7、熔煉與鑄造工藝
----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求
特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3
----------2.1、熱性能
----------2.2、密度
----------2.3、電性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化學(xué)性能
力學(xué)性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能
----------3.3、持久和蠕變性能
----------3.4、疲勞性能
----------3.5、彈性性能
組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------5
----------4.1、相應(yīng)溫度
----------4.2、合金組織機(jī)構(gòu)
----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
工藝性能與要求------------------------------------------------5
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件熱處理工藝
----------5.4、表面處理工藝
----------5.5、切削加工與磨削性能

GH93概述
GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金，具有較高的強(qiáng)度和較好的組織穩(wěn)定性，在815℃以下使用，綜合性能良好。用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片，小型發(fā)動(dòng)機(jī)渦和緊固件。該合金熱加工塑性良好，可以供應(yīng)板材、棒材和鍛件。
1.1GH93材料牌號(hào)GH93。
1.2 GH93相近牌號(hào)Nimonic93(英國),NCK2OTA(法國）。
1.3GH93材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
C3S 163-1985《GH93合金熱軋和鍛制棒材》(長城鋼廠三分廠）
C3S 164-1985《GH93合金冷軋薄板》(長城鋼廠三分廠）
1.4GH93化學(xué)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(jì)算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5GH93熱處理制度1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6GH93品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)可以供應(yīng)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(tài)交貨，其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。
1.7GH93熔煉與鑄造工藝真空感應(yīng)熔煉＋真空電弧或電渣重熔工藝。
1.8GH93應(yīng)用概況與特殊要求該合金制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件，在英國及法國有所采用，國內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、GH93物理及化學(xué)性能
2.1GH93熱性能
2.1.1 GH93熔化溫度范圍1360～1390℃。
2.1.2 GH93熱導(dǎo)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
2.1.3GH93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
2.1.4GH93線膨脹系數(shù)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 GH93密度ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93電性能
2.4 GH93磁性能合金無磁性。
2.5 GH93化學(xué)性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表2-4。
2.5.2 GH93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(yàn)方法按YB48-1964。
GH93力學(xué)性能
3.1 GH93技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理見表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(tǒng)計(jì)數(shù) 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(shù)據(jù)。
3.2 GH93室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.1 GH93拉伸性能 見表3-3。
3.2.2 GH93沖擊性能

3.2.2.1 GH93d22mm棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的沖擊性能見表3-4。
表3-3[2]
品種規(guī)格/mm 狀態(tài) θ/℃ σb/MPa δ5/% φ/%
軋制棒材(d20～22) 1065℃±10℃,8h,空冷＋710℃±10℃,16h，空冷 20
400
600
700
800
815
850
900 1304
1282
1162
1033
770
715
637
489 29
29
24
28
23
24
20
34 41
38
36
31
24
31
29
50
表3-4[2]
θ/℃ 20 600 700 800 850
aKU/(kJ/m2) 917 1000 833 951 1039
3.2.2.1 GH93鍛材縱向沖擊韌度aKU=980kJ/m2
左右，橫向沖擊韌性aKU≈441～539kJ/m2。
3.3 GH93持久和蠕變性能
3.3.1 GH93高溫持久性能
3.3.1.1 GH93該合金的熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線見圖3-1。
3.3.1.2 GH93鍛材和軋材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)不同溫度的持久性能見表3-5。
表3-5[2]
品種 700℃,441MPa 750℃,343MPa 850℃,196MPa 900℃,98MPa
 光滑 缺口 光滑 光滑 缺口 光滑
 t/h δ5/% φ/% t/h δ5/% φ/% t/h t/h δ5/% φ/% t/h t/h δ5/% φ/%
鍛材 - - - - 471 8 13 - - - - - - -
軋材 461 8 13 537 267 11 17 93 27 29 356 169 37 47
3.3.1.3 GH93鍛材縱向和橫向試樣的持久強(qiáng)度相近，但橫向試樣的持久塑性縱向試樣。鍛材在650℃和750℃均口敏感性。
3.3.1.4 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的持久強(qiáng)度見表3-6。

表3-6[2]
θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa
700 569 500 402 750 392 353 284 850 186 157 93
注：根據(jù)熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線和試驗(yàn)值確定。
3.3.2 GH93高溫蠕變性能
3.3.2.1 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的蠕變性能見表3-7。
表3-7[2,3]
θ/℃ t/h σ/MPa εt/% εtP/% θ/℃ t/h σ/MPa εt/% εtP/%
650
815 100
100 490
147 0.203
0.154 0.060
0.075 815
850 300
100 137
98 0.274
0.166 0.178
0.102
3.3.2.2 GH93標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的盤鍛件在650℃的蠕變曲線見圖3-2。

3.4 GH93疲勞性能
3.4.1 GH93高周疲勞標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度見表3-8。
表3-8[1～3]
θ/℃ N/周 σ-1/MPa σ-1H/MPa
750
815 107 392
294 275
226
3.5 GH93彈性性能
3.5.1 GH93彈性模量見表3-9。
表3-9[1]
θ/℃ 10 100 200 300 400 500 600 700
ED/GPa 226 222 217 210 203 199 190 183
四、GH93組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH93相變溫度γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 GH93時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 GH93合金組織結(jié)構(gòu)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(nèi)，未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。
五、GH93工藝性能與要求
5.1 GH93成形性能該合金熱加工塑性良好，在1050～1150℃溫度范圍內(nèi)，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950℃，軋制加熱溫度1150～1170℃，終軋溫度不1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接，固溶狀態(tài)焊接性尚好，焊后應(yīng)應(yīng)力并效處理。
5.3 GH93零件熱處理工藝渦坯料可以先經(jīng)固溶處理，機(jī)加工后在氬氣保護(hù)下效

處理，也可以用餅坯經(jīng)全熱處理后進(jìn)行機(jī)加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫，冷卻時(shí)出爐后分散冷卻。
5.4 GH93表面處理工藝 渦榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。
5.5 GH93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態(tài)切削性能時(shí)效狀態(tài)。

鎳基合金擁有較高的合金含量，如Cr、Ni、Mo等，在高溫、高腐蝕環(huán)境下仍然擁有良好的綜合性能，如：很強(qiáng)的抗酸、堿腐蝕能力；優(yōu)良的耐高溫腐蝕、應(yīng)力腐蝕性能；有的在還原介質(zhì)和氧化介質(zhì)中也有良好的耐蝕性。被廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置，廢水處理；化學(xué)、石化、海洋開發(fā)工業(yè)中介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、環(huán)境惡劣的化學(xué)品生產(chǎn)，加熱器、換熱器、蒸發(fā)器、冷凝器和輸送管線的制造；能源領(lǐng)域中的原子能發(fā)電，煤炭的綜合利用，海潮發(fā)電；海域環(huán)境的海洋構(gòu)造物，海水淡化，海水養(yǎng)殖，海水熱交換；領(lǐng)域的制鹽，醬油釀造等。


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