nimonic 90鎳鉻鈷合金成分 性能 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理

 nimonic 90是一種變形高溫合金，是一種基于 Ni-Cr-Co 的沉淀硬化類型。nimonic 90 可在高達(dá) 920°C 的溫度下使用。 在815-870的溫度下，具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性，良好的抗陽(yáng)化和耐腐蝕性，在冷熱反復(fù)交替作用下具有高度的疲勞性。nimonic 90具有良好的加工和焊接性能。適用于制作航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤、葉片、高溫緊固件、夾具、密封圈和彈性元件等。

以下是關(guān)于Nimonic 90鎳鉻鈷合金的化學(xué)成分、性能特點(diǎn)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及熱處理工藝的綜合解析：

一、化學(xué)成分

Nimonic 90是一種時(shí)效強(qiáng)化的鎳基變形高溫合金，其核心成分如下（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）：

• 鎳（Ni）：余量（約53%~57%）

• 鉻（Cr）：18.0%~21.0%

• 鈷（Co）：15.0%~21.0%

• 鈦（Ti）：2.0%~3.0%

• 鋁（Al）：1.0%~2.0%

• 鐵（Fe）：≤1.5%

• 碳（C）：≤0.13%

• 其他元素：錳（Mn≤0.4%）、硅（Si≤0.8%）、硫（S≤0.015%）、磷（P≤0.02%），以及微量硼（B≤0.02%）和鋯（Zr≤0.15%）等。

關(guān)鍵元素作用：

• 鎳與鈷：基體元素，提供高溫穩(wěn)定性與抗蠕變能力；

• 鉻：形成氧化膜（Cr?O?），增強(qiáng)抗氧化和耐腐蝕性；

• 鈦和鋁：形成γ'-Ni?(Al, Ti)強(qiáng)化相，實(shí)現(xiàn)時(shí)效硬化；

• 鈷：提升高溫強(qiáng)度和抗疲勞性能。

二、性能特點(diǎn)

1. 高溫性能

• 抗拉強(qiáng)度：在815~870℃下可達(dá) 820~1080 MPa（固溶處理后），高溫抗蠕變能力優(yōu)異。

• 抗氧化性：在980℃以下能形成穩(wěn)定的氧化膜，耐高溫氧化和燃?xì)飧g。

2. 機(jī)械性能

• 室溫抗拉強(qiáng)度：1234 MPa，屈服強(qiáng)度：807 MPa，延伸率：33%。

• 硬度：固溶處理后維氏硬度（HV）為280~390，時(shí)效后進(jìn)一步提升。

3. 耐腐蝕性

• 對(duì)氯化物、低濃度堿液及高溫高壓水環(huán)境具有良好耐應(yīng)力腐蝕破裂能力，適用于化工和海洋工程。

4. 加工與焊接性能

• 熱加工溫度：983~1177℃，需控制終鍛溫度≥950℃以防止晶粒粗化。

• 焊接性：支持惰性氣體保護(hù)鎢極電弧焊（TIG）和閃光對(duì)焊，焊后需固溶處理恢復(fù)性能。

三、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

• 中國(guó)：GB/T 14992-2005（對(duì)應(yīng)牌號(hào)GH90）。

• 美國(guó)：ASTM B637（棒材、鍛件）、ASTM B670（板材）。

• 歐洲：EN標(biāo)準(zhǔn)中的W.Nr. 2.4632。

2. 產(chǎn)品形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)

• 棒材/絲材：WS9 7014-1996（彈簧用冷拉絲材）、WS9 7016-1996（冷拉棒材）。

• 板材/帶材：WS9 7086-1996（硬態(tài)）、WS9 7087-1996（軟態(tài)）。

四、熱處理工藝

根據(jù)不同產(chǎn)品形態(tài)和性能需求，熱處理流程如下：

1. 固溶處理

• 溫度：1080~1150℃，保溫時(shí)間依尺寸調(diào)整（如直徑≤3mm保溫1小時(shí)），空冷或水冷。

• 目的：溶解碳化物和γ'相，形成均勻奧氏體組織。

2. 時(shí)效處理

• 溫度與時(shí)間：750℃±10℃保溫4小時(shí)，空冷，促進(jìn)γ'相析出以增強(qiáng)強(qiáng)度。

3. 特殊工藝

• 彈簧絲材：600℃±10℃保溫16小時(shí)或650℃±10℃保溫4小時(shí)，優(yōu)化彈性模量。

• 硬態(tài)板材：700~725℃保溫4小時(shí)，空冷以平衡硬度和韌性。

五、應(yīng)用領(lǐng)域

Nimonic 90廣泛用于高溫高應(yīng)力環(huán)境：

1. 航空航天：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、渦輪盤、燃燒室部件。

2. 能源工業(yè)：燃?xì)廨啓C(jī)高溫緊固件、彈性元件及核反應(yīng)堆部件。

3. 化工設(shè)備：高溫爐管、反應(yīng)器及耐腐蝕閥門。

總結(jié)

Nimonic 90通過(guò)鎳-鈷基體結(jié)合γ'相時(shí)效強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)了高溫強(qiáng)度、抗氧化性及加工性能的平衡。其嚴(yán)格的成分控制（如高鈷、鈦、鋁）和標(biāo)準(zhǔn)化熱處理工藝（固溶+時(shí)效）使其成為工況下的理想材料。具體工藝參數(shù)需參考產(chǎn)品形態(tài)及應(yīng)用場(chǎng)景，例如渦輪葉片需優(yōu)先高溫穩(wěn)定性，而彈簧元件則需優(yōu)化彈性模量。