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。用于航空發動機的渦輪葉片，小型發動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好，可以供應板材、棒材和鍛件。
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。用于航空發動機的渦輪葉片，小型發動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好，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 該合金制造的航空發動機零部件，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[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[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 |
2.1.4 Nimonic93線膨脹系數 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 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。
表2-4[2]
|
θ/℃ |
700 |
800 |
900 |
|
氧化速率/(g/(m2·h)) |
0.0398 |
0.0236 |
0.1435 |
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 渦輪盤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，也可以用餅坯經完全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 渦輪盤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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