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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(jìn)行時(shí)效強(qiáng)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(qiáng)度，540℃以下具有較好的耐松弛性能，同時(shí)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(dòng)機(jī)在800℃以下工作并要求強(qiáng)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(jī)渦輪葉片等零件?？晒?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(hào)InconelX-750
1.2InconelX-750相近牌號(hào)GH145/GH4145(中國(guó)),NiCr15Fe7TiAl(德國(guó)),NC15FeTNbA(法國(guó)),NCF750（日本）
1.3InconelX-750材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
Q/3B4088-1994《InconelX-750合金毛細(xì)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(jiàn)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(jìn)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(chē)光供應(yīng)，當(dāng)訂單有要求時(shí)，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(duì)于標(biāo)稱(chēng)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(biāo)稱(chēng)直徑或邊長(zhǎng)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(duì)于標(biāo)稱(chēng)直徑或邊長(zhǎng)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(dòng)機(jī)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(jiàn)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(jiàn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶材、板材和管材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)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(shí)效時(shí)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(shí)效時(shí)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(shí)效時(shí)間不小于18h | ≥1170 | ≥790 | ≥15 | - | - |
注：交貨狀態(tài)為固溶980℃?15℃，保溫適當(dāng)時(shí)間，空冷或快冷，去除氧化皮。
InconelX-750技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絲材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)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(lèi)，交貨狀態(tài) | ≥1310 | ≥1210 |
>6.35～15.88 | ≥1110 | ≥1110 | ||
≤0.65 | B類(lèi)，交貨狀態(tài) | ≤1030 | ||
>0.65～12.70 | 895～1140 | |||
≥0.30～6.35 | A類(lèi)，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(lèi)，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(lèi)＋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(jìn)行冷拉；
A類(lèi)：標(biāo)稱(chēng)直徑或邊長(zhǎng)不大與6.35mm的絲材，冷拉變形量為50%～65%；標(biāo)稱(chēng)直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材，冷拉變形量為30%以上。
B類(lèi)：標(biāo)稱(chēng)直徑或邊長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的持久性能見(jiàn)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(kāi)始析出溫度約為600℃，析出峰約為800℃，900℃開(kāi)始回溶，到970℃時(shí)幾乎全部溶解。
4.2InconelX-750時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(kāi)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行各種焊接，但對(duì)大截面的零件較難進(jìn)行熔焊，而對(duì)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(jìn)行，焊后應(yīng)進(jìn)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(jìn)行時(shí)效處理，可獲得近似*熱處理狀態(tài)的強(qiáng)度。
5.3InconelX-750零件熱處理工藝零件的熱處理應(yīng)在無(wú)的中性或還原性氣氛中進(jìn)行，以免發(fā)生化。零件應(yīng)避免在870～650℃之間進(jìn)行“熱-冷”處理，對(duì)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(duì)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(shí)效：845℃?15℃，保溫24h，空冷 705℃?15℃,保溫24h,空冷。
對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)，采用下述制度進(jìn)行熱處理：
均勻化：885℃?15℃,保溫24h,空冷；
時(shí)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(jìn)行熱處理：
時(shí)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(shí)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(jìn)行機(jī)械加工，退火或固溶狀態(tài)下機(jī)械加工性能良好。
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