Nimonic93鎳基變形高溫合金
美國牌號：Nimonic93
中國牌號：GH93
法國牌號：NCK2OTA
一、Nimonic93概述
Nimonic93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金，具有較高的強度和較好的組織穩定性，在815℃以下使用，綜合性能良好。用于發動機的渦輪葉片，小型發動機渦******和緊固件。該合金熱加工塑性良好，簡帥金屬可以供應板材、棒材和鍛件。
1.1 Nimonic93材料牌號 Nimonic93。
1.2 Nimonic93相近牌號 GH93(中國),NCK2OTA(法國）。
1.3 Nimonic93材料的技術標準
1.4 Nimonic93化學成分 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按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 Nimonic93熱處理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6 Nimonic93品種規格與供應狀態 可以供應d20～22mm熱軋棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下鍛材和鍛件，板材為固溶狀態交貨，其它品種均為鍛態和軋制狀態交貨。
1.7 Nimonic93熔煉與鑄造工藝 真空感應熔煉＋真空電弧或電渣重熔工藝。
1.8 Nimonic93應用概況與特殊要求 該合金制造的發動機零部件，在英國及法國有所采用，國內用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、Nimonic93物理及化學性能
2.1 Nimonic93熱性能
2.1.1 Nimonic93熔化溫度范圍 1360～1390℃。
2.1.2 Nimonic93熱導率 見表2-1。
表2-1
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 |
2.1.3 Nimonic93比熱容 見表2-2。
表2-2
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 |
2.1.4 Nimonic93線膨脹系數 見表2-3。
表2-3
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 Nimonic93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 Nimonic93電性能
2.4 Nimonic93磁性能 合金無磁性。
2.5 Nimonic93化學性能
2.5.1 Nimonic93抗氧化性能 在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表2-4。
2.5.2 Nimonic93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。
θ/℃ | 700 | 800 | 900 |
氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0398 | 0.0236 | 0.1435 |
表2-4
注：試驗方法按YB48-1964。
三、Nimonic93力學性能
3.1 Nimonic93技術標準規定的性能 見表3-1。
3.1.1 Nimonic93室溫拉伸性能生產檢驗數據統計處理結果見表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 | 統計數 | 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：長城鋼廠三分廠數據。
四、Nimonic93組織結構
4.1 Nimonic93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 Nimonic93時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 Nimonic93合金組織結構 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，未發現M7C3型碳化物。
五、Nimonic93工藝性能與要求
5.1 Nimonic93成形性能 該合金熱加工塑性良好，在1050～1150℃溫度范圍內，允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130～1150℃，終鍛溫度不低于950℃，軋制加熱溫度1150～1170℃，終軋溫度不低于1000℃。
5.2 Nimonic93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯接，固溶狀態焊接性尚好，焊后應消除應力并進行時效處理。
5.3 Nimonic93零件熱處理工藝渦******坯料可以先經固溶處理，機加工后在氬氣保護下進行時效處理，也可以用餅坯經*熱處理后進行機加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區緩慢升溫，冷卻時出爐后分散冷卻。
5.4 Nimonic93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 Nimonic93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態切削性能優于時效狀態。
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