Nimonic93

 

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Nimonic93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡和紧固件。该合金热加工塑性良好，可以供应板材、棒材和锻件。

1.1 Nimonic93材料牌号 Nimonic93。

1.2 Nimonic93相近牌号 GH93(中国),NCK2OTA(法国）。

1.3 Nimonic93材料的技术标准

C3S 163-1985《Nimonic93合金热轧和锻制棒材》(长城钢厂三分厂）

C3S 164-1985《Nimonic93合金冷轧薄板》(长城钢厂三分厂）

1.4 Nimonic93化学成分 见表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按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 Nimonic93热处理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。

1.6 Nimonic93品种规格与供应状态 可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。

1.7 Nimonic93熔炼与铸造工艺 真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。

1.8 Nimonic93应用概况与特殊要求 该合金制造的航空发动机零部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。

二、Nimonic93物理及化学性能

2.1 Nimonic93热性能

2.1.1 Nimonic93熔化温度范围 1360～1390℃。

2.1.2 Nimonic93热导率 见表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比热容 见表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线膨胀系数 见表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电性能

2.4 Nimonic93磁性能 合金无磁性。

2.5 Nimonic93化学性能

2.5.1 Nimonic93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。

2.5.2 Nimonic93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。

表2-4[2]

θ/℃ 700 800 900

氧化速率/(g/(m2·h)) 0.0398 0.0236 0.1435

注：试验方法按YB48-1964。

三、Nimonic93力学性能

3.1 Nimonic93技术标准规定的性能 见表3-1。

3.1.1 Nimonic93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。

表3-1

品种 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

锻材

轧材 20 1080 685 20 290 700

815 588

294 30

30 5

7

表3-2

品种 统计数 σb/MPa σP0.2/MPa

A B S A B S

锻材

轧材 100

100 1115

1140 1155

1185 1080

1080 700

725 740

765 685

685

注：长城钢厂三分厂数据。

四、Nimonic93组织结构

4.1 Nimonic93相变温度 γ′相开始溶解温度为950℃。

4.2 Nimonic93时间-温度-组织转变曲线

4.3 Nimonic93合金组织结构 在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。

五、Nimonic93工艺性能与要求

5.1 Nimonic93成形性能 该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不低于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不低于1000℃。

5.2 Nimonic93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。

5.3 Nimonic93零件热处理工艺 涡坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效处理，也可以用饼坯经完全热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。

5.4 Nimonic93表面处理工艺 涡榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。

5.5 Nimonic93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。

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