 Nimonic90
英國(guó)牌號(hào)：Nimonic90鎳基高溫合金
中國(guó)牌號(hào)：GH90
一、Nimonic90（GH90）概述：
Nimonic90為時(shí)效強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，含有較高量的鈷及多種強(qiáng)化元素。該合金在815～870℃有較高的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變能力、良好的抗氧化性和耐腐蝕性、在冷熱反復(fù)交替作用下有較高的疲勞強(qiáng)度以及良好的成形性和焊接性。主要供應(yīng)熱軋和冷拉棒材、冷軋板材、帶材及冷拉絲材。用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、葉片、高溫緊固件、卡箍、密封圈及彈性元件等。
1、Nimonic90材料牌號(hào)：Nimonic90。
2、Nimonic90相近牌號(hào)：GH90(中國(guó))。
3、Nimonic90材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
4、Nimonic90化學(xué)成分：見表1-1。
表1-1 %
|
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
B≤ |
Cu≤ |
|
0.13 |
0.80 |
0.40 |
0.020 |
0.015 |
18.0-21.0 |
余量 |
0.020 |
0.20 |
|
其他 |
Ag≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
Zr≤ |
Pb≤ |
Ag≤ |
|
0.0005 |
1.0-2.0 |
2.0-3.0 |
1.50 |
15.0-21.0 |
0.15 |
0.0020 |
0.00050 |
注：絲材規(guī)定ω(pb)≤0.0010%。
5、Nimonic90熱處理制度：
(1)、Nimonic90冷拉棒材：1080℃±10℃,保溫時(shí)間見表1-2，空冷或水冷+750℃±10℃,4h,空冷。
表1-2
|
直徑或較小截面尺寸/mm |
≤3 |
>3～6 |
>6～12.5 |
>12.5～25 |
|
t/h |
1 |
2 |
4 |
8 |
(2)、Nimonic90薄板和帶材（軟態(tài)）：軟化處理1100～1150℃，1～10min，適當(dāng)介質(zhì)中冷卻＋750℃±10℃,4h,空冷。
(3)、Nimonic90薄板和帶材（硬態(tài)）：700～725℃,4h,空冷。
(4)、Nimonic90彈簧用冷拉絲材：600℃±10℃，16h，空冷或650℃±10℃，4h，空冷。
(5)、Nimonic90冷拉和固溶處理的彈簧絲材：1080℃±10℃,8h,空冷＋700～750℃，4h，空冷。
6、Nimonic90品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、供應(yīng)直徑或內(nèi)切圓直徑不大于25mm的冷拉棒材或冷拉六角棒材；厚度不大于4mm的冷軋薄板和厚度不大于0.8mm的冷軋帶材；直徑不大于8mm的彈簧用冷拉絲材。
2、冷拉棒材的供應(yīng)狀態(tài)按用途分為：鐓鍛用棒以冷拉磨光狀態(tài)交貨（當(dāng)需方需求以固溶狀態(tài)交貨時(shí)，應(yīng)在合同中注明）；機(jī)加工用棒材經(jīng)固溶并除氧化皮狀態(tài)交貨。冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊后交貨；冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）以冷軋、切邊后交貨。彈簧用絲材以冷拉狀態(tài)或冷拉后固溶處理狀態(tài)交貨。
7、Nimonic90熔煉與鑄造工藝：合金采用下列四種工藝之一進(jìn)行熔煉：(1)感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(2)真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(3)真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔；(4)真空感應(yīng)熔煉。
8、Nimonic90應(yīng)用概況與特殊要求：該合金在發(fā)動(dòng)機(jī)上用作高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室卡圈、止動(dòng)銷等零部件。
二、Nimonic90物理及化學(xué)性能：
1、Nimonic90熱性能：
(1)、Nimonic90熔化溫度范圍：熔點(diǎn)1400℃[1]。
(2)、Nimonic90熱導(dǎo)率：見表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
600 |
700 |
800 |
|
λ/(W/(m·℃)) |
21.76 |
23.93 |
25.57 |
（3)、Nimonic90線膨脹系數(shù) 見表2-2。
表2-2[2]
|
θ/℃ |
20-100 |
20-200 |
20-300 |
20-400 |
20-500 |
20-600 |
20-700 |
20-800 |
20-900 |
|
α1/10-6℃-1 |
12.71 |
13.09 |
13.51 |
14.04 |
14.52 |
15.03 |
15.58 |
16.36 |
17.38 |
2、Nimonic90密度：ρ=8.20g/cm3。
3、Nimonic90電性能
4、Nimonic90磁性能：合金無(wú)磁性。
5、Nimonic90化學(xué)性能：合金在1040℃以下具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能；在1040℃以上時(shí)易產(chǎn)生晶間氧化。
三、Nimonic90力學(xué)性能：Nimonic90技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：
1、Nimonic90冷拉棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：見表3-1。
表3-1
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
θ/℃ |
拉伸性能 |
持久性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
σ/MPa |
t/h |
|
不小于 |
|
WS9 7016-1996 |
650 |
820 |
590 |
8 |
- |
- |
|
870 |
- |
- |
- |
140 |
≥30 |
注：固溶狀態(tài)供應(yīng)的棒材，力學(xué)性能試樣只進(jìn)行時(shí)效處理。
2、Nimonic90冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：見表3-2。
表3-2
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
θ/℃ |
成品厚度/mm |
拉伸性能 |
硬度HV |
持久性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
σ/MPa |
t/h |
|
不小于 |
|
WS9 7087-1996 |
室溫 |
0.25～0.35 |
1080 |
695 |
15 |
≥280 |
- |
- |
|
>0.35～0.45 |
1080 |
695 |
20 |
|
>0.45 |
1080 |
695 |
25 |
|
870 |
所有 |
- |
- |
- |
- |
140 |
≥30 |
注：持久試驗(yàn)的試樣熱處理制度：供應(yīng)狀態(tài)＋1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。
3、Nimonic90冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：見表3-3。
表3-3
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
θ/℃ |
拉伸性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
|
WS9 7086-1996 |
室溫 |
1390～1620 |
≥1030 |
4、Nimonic90彈簧用絲材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：見表3-4。
表3-4
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
θ/℃ |
成品厚度/mm |
拉伸性能 |
持久性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
σ/MPa |
t/h |
|
不小于 |
|
WS9 7014-1996 |
室溫 |
≤1.0 |
1540 |
- |
- |
- |
- |
|
>1.0～5.0 |
1390 |
1160 |
- |
|
>5.0～8.0 |
1310 |
1000 |
10 |
- |
- |
|
870 |
坯料 |
- |
- |
- |
140 |
≥30 |
|
WS9 7015.1-1996 |
室溫 |
>0.44～0.99 |
1080 |
- |
15 |
- |
- |
|
>0.99～8.0 |
1080 |
- |
15 |
- |
- |
|
870 |
坯料 |
- |
- |
- |
140 |
≥30 |
注：進(jìn)行持久試驗(yàn)的坯料熱處理制度：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。
5、 Nimonic90生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)：
(1)、Nimonic90冷拉棒材650℃拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果：見表3-5。
表3-5
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
冶煉工藝 |
650℃拉伸性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ50mm/% |
|
|
|
WS9 7016-1996 |
真空感應(yīng)加電渣 |
975 |
670 |
24 |
(2)、Nimonic90彈簧用絲材室溫拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-6。
表3-6
|
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
冶煉工藝 |
絲材直徑/mm |
室溫拉伸性能 |
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ50mm/% |
|
|
|
WS9 7014-1996 |
真空感應(yīng)熔煉 |
≤1.0 |
1800 |
- |
- |
|
>1.0～5.0 |
1515 |
1260 |
- |
|
WS9 7015.1-1996 |
>0.99～8.0 |
1180 |
690 |
27 |
四、Nimonic90組織結(jié)構(gòu)：
1、Nimonic90相變溫度
2、Nimonic90時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
3、Nimonic90合金組織結(jié)構(gòu)：合金的主要強(qiáng)化相是γ′-Ni3(Al、Ti)，在晶內(nèi)以大小不同的方形顆粒狀析出，在晶界上也可見到這種形狀的γ′相。碳化物在晶界上呈不連續(xù)的鏈狀析出[2]。
五、Nimonic90工藝性能與要求：
1、Nimonic90成形性能：合金在鍛造時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)裂，不允許重錘打擊，不允許低溫倒棱。鋼錠裝爐溫度不高于700℃，最終加熱溫度1150℃±10℃，開鍛溫度不低于1060℃，終鍛溫度不低于950℃。軋制加熱溫度1160℃，終軋溫度不低于950℃。冷拔材在最終中間退火后應(yīng)進(jìn)行8%～12%的冷變形。
2、Nimonic90焊接性能：合金在固溶狀態(tài)可進(jìn)行惰性氣體保護(hù)鎢極電弧焊及閃光對(duì)焊。
3、Nimonic90零件熱處理工藝：零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進(jìn)行。
4、Nimonic90表面處理工藝
5、Nimonic90切削加工與磨削性能： Nimonic90在固溶處理狀態(tài)有良好的機(jī)械加工性能，在時(shí)效處理后使用堅(jiān)硬刀具按規(guī)定進(jìn)刀量慢速加工。
6、Nimonic90品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：
1、品種分類：特種合金可生產(chǎn)各種規(guī)格的無(wú)縫管、鋼板、圓鋼、鍛件、法蘭、圓環(huán)、焊管、鋼帶、絲材及配套焊材。
2、交貨狀態(tài)：無(wú)縫管：固溶+酸白，長(zhǎng)度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。 |
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