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Inconel X-750
一、Inconel X-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。可供應(yīng)的品種有板材、帶材、棒材、鍛件、環(huán)形件、絲材和管材。
1.1InconelX-750材料牌號InconelX-750
1.2InconelX-750相近牌號GH145/GH4145(中國),NiCr15Fe7TiAl(德國),NC15FeTNbA(法國),NCF750(日本)
1.3InconelX-750材料的技術(shù)標準
Q/3B4088-1994《InconelX-750合金毛細管材》
Q/3B4098-1995《InconelX-750合金絲材》
Q/3B4198-1993《InconelX-750合金冷軋板材、帶材》
1.4InconelX-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%。
1.5InconelX-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。
1.6InconelX-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)。
1.7InconelX-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。
1.8InconelX-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、InconelX-750物理及化學(xué)性能
2.1InconelX-750熱性能
2.1.1InconelX-750熔化溫度范圍1395~1425℃。
2.1.2InconelX-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 |
2.1.3InconelX-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 |
2.2InconelX-750密度ρ=8.25g/cm3[7]。
2.3InconelX-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℃,保溫適當時間,空冷或快冷,去除氧化皮。
InconelX-750技術(shù)標準規(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:標稱直徑或邊長不大與6.35mm的絲材,冷拉變形量為50%~65%;標稱直徑或邊長大于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、InconelX-750組織結(jié)構(gòu)
4.1InconelX-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。
4.2InconelX-750時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3InconelX-750合金組織結(jié)構(gòu)合金經(jīng)標準熱處理后,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
5.1InconelX-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。
5.2InconelX-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。
5.3InconelX-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。
5.4InconelX-750表面處理工藝
5.5InconelX-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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