Nimonic PE13.docx
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NimonicPE13
NimonicPE13镍基高温合金
NimonicPE13是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金，具有良好的抗养化和耐腐蚀性能，在900℃以下有中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成型性和焊接性能良好。
使用于制造航空发动机的燃烧室部件和其他高温部件，在900℃以下长期使用，短时工作温度可达1080℃。
【上海奔来金属材料有限公司】供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件、环形件和精密铸件。
NimonicPE13材料牌号NimonicPE13
NimonicPE13相近牌号NimonicPE13（英国）
NimonicPE13材料的技术标准
GJB1952-1994《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB3020-1997《航空用高温合金环坯规范》
HB5494-1992《NimonicPE13合金冷（轧）拔无缝管》
HB5495-1992《NimonicPE13合金冷轧薄板》
HB5496-1992《NimonicPE13合金圆饼、环坯和环形件》
HB5497-1992《NimonicPE13合金热轧和锻制棒材》
HB5498-1992《HNimonicPE13合金冷拉焊丝》
Q/3B4074-1994《NimonicPE13合金冷轧带材技术条件》
Q/5B4018-1992《K536合金熔模精密铸件》
Q/CB61-1996《航空用NimonicPE13合金冷加工焊接钢管》
NimonicPE13化学成分
C
Cr
Ni
Co
W
Mo
Al
Ti
Fe
0.05～0.15
20.5～23.0
余量
0.50～2.50
0.20～1.00
8.0～10.0
≤0.50
≤0.15
17.0～20.0
B
Cu
Mn
Si
P
S
不大于
0.010
0.50
1.00
1.00
0.025
0.015
注：
B按计算量加入、不分析。
NimonicPE13热处理制度板材和管材：
1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和环形件检验试样：
1175℃±15℃，空冷或更快冷却；带材：
1065～1105℃，快速冷却。
NimonicPE13品种规格与供应状态供应δ0.5～4.0mm的板材，δ0.05～0.8mm的带材，外径4～20mm、壁厚1.0～2.0mm的管材，直径0.2～10.0mm的焊丝，直径≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件以及不同形状和尺寸的精密铸件。
板材、带材和管材经固溶处理和酸洗后供应，带材也可呈冷轧状态供应；焊丝以硬态、半硬态、固熔加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货，也可以直条交货；棒材和环形件不经热处理交货。
精密铸件于铸造状态供应。
NimonicPE13熔炼与铸造工艺采用电弧炉加电渣或非真空感应炉加电渣重熔工艺。
生产铸件则采用感应炉重熔母合金后浇注于加热的模壳内，浇注速度以快些为好。
NimonicPE13应用概况与特殊要求该合金在国外航空发动机和民用工业中获得了极为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和其他热端部件以及蜂窝结构等。
合金在高温下长期使用后有一定的时效硬化现象。
二、NimonicPE13物理及化学性能
NimonicPE13热性能
NimonicPE13熔化温度范围1295～1381℃[1]。
NimonicPE13热导率
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
900
λ/（W/（m·℃））
13.38
17.97
20.27
22.40
24.62
26.79
29.05
31.14
33.44
NimonicPE13比热容
θ/℃
17
100
200
280
408
500
600
700
800
900
c/（J（kg·℃））
372.6
372.6
389.4
456.4
427.1
452.2
464.7
515.0
535.9
561.0
NimonicPE13线膨胀系数
θ/℃
20～100
20～200
20～300
20～400
20～500
20～600
20～700
20～800
20～900
α/10-6℃-1
12.1
12.5
13.4
14.0
14.3
14.8
15.5
15.8
16.1
NimonicPE13合金铸件的热扩散率
θ/℃
24
100
300
400
500
600
700
800
900
Q/（10-6m2/S））
2.78
3.06
3.68
3.64
4.36
4.32
4.38
4.91
5.23
NimonicPE13密度ρ=8.28g/cm3[1]。
NimonicPE13电性能电阻率见表2-5。
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
900
p/（10-6Ω.M））
1.18
1.20
1.21
1.22
1.24
1.25
1.26
1.27
1.29
NimonicPE13磁性能合金无磁性。
NimonicPE13化学性能
NimonicPE13抗氧化性能合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表
θ/℃
700
800
900
1000
1100
氧化速率/（g/（m2·h））
0.0023
0.060
0.117
0.200
0.611
NimonicPE13力学性能
NimonicPE13技术标准规定的性能
NimonicPE13技术标准规定的不同品种的力学性能见表
品种
室温拉伸性能
815℃持久性能
其他性能
σP0.2/MPa
σb/MPa
δ5/%
σ/MPa
t/h
δ5/%
不小于
冷轧薄板
冷轧带材
冷拔管材
棒材
环形件
精铸件②
310
310
310
275
275
200
725
760②
690
690
690
380
35
30①
25
30
30
10
110
-
-
105
105
-
24
-
-
24
24
-
8.0
-
-
10.0
10.0
-
弯曲180°
弯曲180°
液压、扩口
HBS≤241
HBS≤241
HBS≤96
①δ<0.25mm的带材的室温抗拉强度σb≥725MPa,δ5≥25%。
②精铸件铸态815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。
经800℃，50h，空冷处理后HRC≤24。
NimonicPE13板材（电弧炉加电渣重熔）供应状态室温拉伸性能的生产检验数据的统计处理结果以及不同温度下拉伸性能的设计许用值见表3-2。
NimonicPE13室温及各种温度下的力学性能
NimonicPE13硬度
NimonicPE13材料技术标准规定的棒材、环形件和铸件的硬度见表3-1。
NimonicPE13固溶温度对冷轧薄板硬度的
表3-2[2]
品种
θ/℃
σb/MPa
δ5/%
子样大小n
S
-3σ
A
B
S
板材
20
400
500
600
650
700
760
815
900
1000
725
-
-
-
-
-
-
-
-
-
705
590
575
560
500
435
350
275
175
95
730
610
595
580
520
455
360
285
180
100
765
640
620
605
545
475
380
300
190
105
810
691
682
655
580
507
415
327
207
115
35
-
-
-
-
-
-
-
-
-
48
46
47
47
37
50
62
88
87
62
176
-
-
-
-
-
-
-
-
-
NimonicPE13拉伸性能
NimonicPE13固溶温度（保温10～12min）对冷轧薄板拉伸性能的影响见表3-3。
表3-3[3]
熔炼工艺
固溶温度/℃
20℃拉伸性能
600℃拉伸性能
815℃拉伸性能
900℃拉伸性能
σP0.2
σb
δ5/%
σb/MPa
δ5/%
σb/MPa
δ5/%
σb/MPa
δ5/%
MPa
非真空感应加电渣（δ1.0mm）
1065
1120
1175
421
360
307
861
836
745
40①
44①
54①
745
660
544
50
56
69
-
-
-
-
-
-
221
231
239
129
108
88
电弧炉加电渣（δ1.5mm）
1120
1140
1160
1180
1200
-
-
-
-
-
779
760
731
728
711
50
52
57
56
58
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
314
318
324
330
332
81
78
62
58
50
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
①此为δ10（%）数据。
NimonicPE13合金的不同品种在不同温度下的典型拉伸性能见表3-4。
表3-4[1～2]
熔炼工艺
品种规格/mm
状态
θ/℃
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
φ/%
电弧炉加电渣
冷轧薄板（δ1.5）
固溶1150℃，空冷
20
400
500
600
650
700
760
815
900
1000
810
691
682
655
580
507
415
327
207
115
388
-
-
270
241
-
230
222
-
-
48
46
47
47
37
50
62
88
87
62
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
非真空感应加电渣
冷轧薄板（δ1.0）
固溶1150℃，空冷
20
400
500
600
650
700
760
800
886
727
746
706
636
553
454
379
461
276
289
266
256
260
251
247
47
45
42
51
47
54
69
40
-
-
-
-
-
-
-
-
续表3-4
熔炼工艺
品种规格/mm
状态
θ/℃
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
φ/%
非真空感应加电渣
冷轧薄板（δ1.0）
固溶1150℃，空冷
815
900
1000
349
226
121
237
192
-
69
72
73
-
-
-
锻材（90方）
固溶1180℃，水冷
20
500
600
650
730
815
900
799
632
577
546
439
304
249
380
248
241
246
247
224
-
49
51
47
49
47
73
77
61
56
50
41
46
79
81
圆饼
固溶1175℃，空冷
20
400
500
600
700
815
850
900
950
1000
817
751
668
618
566
399
349
275
228
130
387
358
298
290
258
267
256
221
184
110
43
41
43
45
65
87
101
111
77
79
47
44
44
42
64
89
96
96
99
97
环形件
固溶1180℃，水冷
20
500
600
650
730
815
900
809
584
531
496
446
346
263
361
237
227
225
223
219
-
55
49
57
43
44
77
108
60
54
50
48
46
71
81
圆棒（d18）
固溶1180℃，水冷
20
500
600
650
730
815
900
771
633
609
567
459
333
263
334
212
217
202
212
205
-
52
60
56
48
42
67
81
62
56
53
42
42
66
78
电弧炉熔炼后经非真空感应炉重熔
精铸试样
铸态
20
400
500
650
700
750
815
850
900
466
390
417
302
368
360
380
333
284
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7
17
20
24
27
22
31
31
19
-
-
-
-
-
-
-
-
-
NimonicPE13试验温度对棒材、锻件拉伸性能的影响见图3-2。
NimonicPE13试验温度对精密铸件拉伸性能的影响见图3-3。
NimonicPE13合金长期时效后拉伸性能的变化见表3-5（时效前板材经1150℃固溶，棒材经1180℃固溶，精密试样为铸态）。
冲击性能环形件标准热处理状态的室温冲击韧性平均为aKU=1890kJ/m2。
弯曲性能当弯曲半径5倍于板材厚度时，δ1.5mm板材供应状态反复弯曲至断裂的次数为11～20次。
表3-5[1]
熔炼工艺
品种规格/mm
时效规范
室温拉伸性能
650℃拉伸性能
815℃拉伸性能
θ/℃
t/h
σb/MPa
δ5/%
φ/%
σb/MPa
δ5/%
σb/MPa
δ5/%
φ/%
电弧炉加电渣
冷轧板（δ1.5）
700
100
400
800
1000
814
853
883
902
41
35
28
27
-
-
-
-
698
618
628
657
50
49
44
41
333
333
333
343
90
86
90
87
-
-
-
-
800
100
400
800
1000
863
853
824
814
35
32
27
32
-
-
-
-
628
618
598
588
44
33
34
31
324
304
304
294
75
66
58
62
-
-
-
-
900
100
400
800
1000
804
745
745
706
39
34
32
29
-
-
-
-
588
530
510
471
43
28
23
24
314
275
294
265
67
54
66
58
-
-
-
-
非真空感应加电渣
冷轧板（δ1.0）
850①
0
100
200
500
1000
879
872
860
865
863
46
32
35
35
35
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
266①
262
272
265
-
88①
93
91
101
-
-
-
-
-
棒材（d18）
700
500
1000
2000
3000
834
863
961
922
33
31
30
23
35
35
46
27
-
-
-
-
-
-
-
-
383
383
373
363
66
62
68
28
71
65
71
70
800
500
1000
2000
873
892
853
27
23
17
29
25
15
-
-
-
-
-
-
373
373
383
43
51
74
66
66
69
续表3-5
熔炼工艺
品种规格/mm
时效规范
室温拉伸性能
650℃拉伸性能
815℃拉伸性能
θ/℃
t/h
σb/MPa
δ5/%
φ/%
σb/MPa
δ5/%
σb/MPa
δ5/%
φ/%
非真空感应炉重熔母合金浇铸件
精铸试样
650
100
500
1500
3000
491
520
481
539
10
9
6
7
-
-
5
19
-
-
-
-
-
-
-
-
329
361
-
390
24
19
20
15
-
-
34
21
800
100
500
1500
3000
520
579
588
569
8
10
6
6
-
-
2
16
-
-
-
-
-
-
-
-
387
387
-
422
18
15
22
14
-
-
31
30
①时效后高温拉伸也在850℃下进行。
NimonicPE13持久和蠕变性能
NimonicPE13高温持久性能
NimonicPE13板材、棒材于标准热处理状态、精密铸件于铸态的持久强度见表3-6。
表3-6[2]
品种
θ/℃
σ10
σ100
σ200
σ500
σ1000
σ2000
σ5000
σ10000
MPa
冷轧薄板
650
700
750
800
850
900
400
320
234
170
120
79
300
225
156
105
67
42
280
200
140
90
56
35
250
170
115
70
43
27
225
150
100
60
36
21
208
130
83
50
30
-
184
110
66
39
-
-
168
95
56
32
-
-
棒材，90mm方坯、环形件
650
700
750
800
850
900
-
350
260
190
140
105
340
240
180
130
92
66
305
220
160
110
82
58
260
190
135
98
68
48
232
170
120
863
60
40
207
150
105
76
52
-
177
130
92
64
-
-
157
115
82
56
-
-
精密铸件
650
700
750
800
850
900
436
320
230
165
120
88
302
215
150
110
78
58
270
190
135
96
70
52
234
165
115
82
60
45
209
145
100
72
54
40
189
130
90
65
48
37
162
110
78
56
42
-
145
100
70
50
38
-
注：
根据热强参数综合曲线或持久应力-寿命曲线确定。
NimonicPE13板材于1150℃固溶状态的持久应力-寿命曲线见图3-4，棒材、环形件、90mm方坯于1180℃固溶状态的持久应力-寿命曲线见图3-5，精铸件于铸态的持久应力-寿命曲线见图3-6。
NimonicPE13板材于1150℃固溶状态、棒材、环形件、90mm方坯于1180℃固溶状态、精铸件于铸造状态的热强参数综合曲线分别见图3-7～图3-9。
NimonicPE13固溶温度对冷轧薄板持久性能的影响见表3-7。
NimonicPE13长期时效后的持久性能见表3-8。
表3-7[3]
熔炼工艺
固溶处理规范
持久性能
θ/℃
t/min
冷却方式
θ/℃
σ/MPa
t/h
δ5/%
非真空感应加电渣（δ1.0mm）
1065
1120
1175
10
空冷
815
110
55.6
80.7
74.5
116
117
75
电弧炉加电渣（δ1.5mm）
1120
1140
1160
1180
1200
12
空冷
815
110
49.0
56.6
53.5
51.3
46.8
70
60
50
36
41
表3-8
熔炼工艺
品种规格/mm
时效规范
650℃持久性能
815℃持久性能
θ/℃
t/h
σ/MPa
t/h
δ5/%
σ/MPa
t/h
δ5/%
电弧炉加电渣
板材（δ1.5）
700
100
400
800
1000
294
205
204
203
189
78
71
78
79
110
52
50
49
50
66
64
61
61
800
100
400
800
1000
294
148
128
87
68
59
60
44
39
110
37
25
24
18
66
69
56
48
900
100
400
800
1000
294
133
78
55
21
61
41
31
14
110
33
22
18
13
61
55
64
48
续表3-8
熔炼工艺
品种规格/mm
时效规范
650℃持久性能
815℃持久性能
θ/℃
t/h
σ/MPa
t/h
δ5/%
σ/MPa
t/h
δ5/%
非真空感应加电渣
棒材（d18）
700
500
1000
2000
3000
-
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