Nimonic93.docx
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Nimonic93
Nimonic93钴铬沉淀硬化镍基合金
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，小型发动机涡轮盘和紧固件。
该合金热加工塑性良好，【上海奔来金属材料有限公司】可以供应板材、棒材和锻件。
Nimonic93材料牌号 Nimonic93。
Nimonic93相近牌号 Nimonic93（英国）
Nimonic93材料的技术标准
C3S163-1985《Nimonic93合金热轧和锻制棒材》
C3S164-1985《Nimonic93合金冷轧薄板》
Nimonic93化学成分
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。
Nimonic93热处理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
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。
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。
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
Nimonic93热性能
Nimonic93熔化温度范围 1360～1390℃。
Nimonic93热导率
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
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
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
Nimonic93密度 ρ=8.19g/cm3。
Nimonic93电性能
Nimonic93磁性能 合金无磁性。
Nimonic93化学性能
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。
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。
Nimonic93力学性能
Nimonic93技术标准规定的性能见表3-1。
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
Nimonic93室温及各种温度下的力学性能
Nimonic93拉伸性能见表3-3。
Nimonic93冲击性能
Nimonic93直径22mm棒材在标准热处理状态的冲击性能见表3-4。
品种规格/mm
状态
θ/℃
σb/MPa
δ5/%
φ/%
轧制棒材（d20～22）
1065℃±10℃,8h,空冷＋710℃±10℃,16h，空冷
20
400
600
700
800
815
850
900
1304
1282
1162
1033
770
715
637
489
29
29
24
28
23
24
20
34
41
38
36
31
24
31
29
50
表3-4[2]
θ/℃
20
600
700
800
850
aKU/（kJ/m2）
917
1000
833
951
1039
Nimonic93锻材纵向冲击韧度aKU=980kJ/m2左右，横向冲击韧性aKU≈441～539kJ/m2。
Nimonic93持久和蠕变性能
Nimonic93高温持久性能
Nimonic93该合金的热强参数综合曲线见图3-1。
Nimonic93锻材和轧材在标准热处理状态不同温度的持久性能见表3-5。
品种
700℃,441MPa
750℃,343MPa
850℃,196MPa
900℃,98MPa
光滑
缺口
光滑
光滑
缺口
光滑
t/h
δ5/%
φ/%
t/h
δ5/%
φ/%
t/h
t/h
δ5/%
φ/%
t/h
t/h
δ5/%
φ/%
锻材
-
-
-
-
471
8
13
-
-
-
-
-
-
-
轧材
461
8
13
537
267
11
17
93
27
29
356
169
37
47
Nimonic93锻材纵向和横向试样的持久强度相近，但横向试样的持久塑性低于纵向试样。
锻材在650℃和750℃均无缺口敏感性。
Nimonic93棒材在标准热处理状态的持久强度见表3-6。
θ/℃
σ100/MPa
σ300/MPa
σ1000/MPa
θ/℃
σ100/MPa
σ300/MPa
σ1000/MPa
θ/℃
σ100/MPa
σ300/MPa
σ1000/MPa
700
569
500
402
750
392
353
284
850
186
157
93
注：
根据热强参数综合曲线和试验值确定。
Nimonic93高温蠕变性能
Nimonic93棒材在标准热处理状态的蠕变性能见表3-7。
表3-7[2,3]
θ/℃
t/h
σ/MPa
εt/%
εtP/%
θ/℃
t/h
σ/MPa
εt/%
εtP/%
650
815
100
100
490
147
0.203
0.154
0.060
0.075
815
850
300
100
137
98
0.274
0.166
0.178
0.102
Nimonic93标准热处理状态的盘锻件在650℃的蠕变曲线见图3-2。
Nimonic93疲劳性能
Nimonic93高周疲劳 标准热处理状态的旋转弯曲疲劳强度见表3-8。
表3-8[1～3]
θ/℃
N/周
σ-1/MPa
σ-1H/MPa
750
815
107
392
294
275
226
Nimonic93弹性性能
Nimonic93弹性模量 见表3-9。
表3-9[1]
θ/℃
10
100
200
300
400
500
600
700
ED/GPa
226
222
217
210
203
199
190
183
四、Nimonic93组织结构
Nimonic93相变温度 γ′相开始溶解温度为950℃。
Nimonic93时间-温度-组织转变曲线
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
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℃。
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。
Nimonic93零件热处理工艺 涡轮盘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。
Nimonic93表面处理工艺涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
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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