Nimonic80A

一、Nimonic80A概述 

Nimonic80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強(qiáng)化的高溫合金，除鋁含量略高外，與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的抗蠕變性能和性能。該合金冷、熱加工性能良好，主要供應(yīng)熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。

1.1Nimonic80A材料牌號Nimonic80A。

1.2Nimonic80A相近牌號GH80A(中國)。

1.3Nimonic80A材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

WS9-7009-1996《Nimonic80A合金渦輪葉片用熱軋棒材》

WS9-7011-1996《Nimonic80A合金熱軋、鍛制及冷拉棒材》

WS9-7012環(huán)件-1996《Nimonic80A合金軋制環(huán)形件》

WS9-7095-1996《Nimonic80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》

1.4Nimonic80A化學(xué)成分見表1-1。

表1-1% 

注：B按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5Nimonic80A熱處理制度葉片用棒材為：1080℃?10℃,8h,空冷＋700℃?5℃,16h,空冷。熱軋、鍛制及冷拉棒材：按表1-2的規(guī)定進(jìn)行。軋制環(huán)件：(1050～1080℃)?10℃，不大于2h，水冷＋750℃?5℃(或 700℃?5℃),4h(或16h),空冷。熱軋板材、冷軋薄板和帶材為：供應(yīng)狀態(tài)＋750℃?10℃，4h，空冷。

表1-2 

表1-3 

表1-4 

1.6Nimonic80A品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)供應(yīng)直徑d20～55mm的葉片用熱軋棒材、直徑不大于300mm的熱軋或鍛制棒材。冷拉棒材供應(yīng)直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。供應(yīng)外徑1mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應(yīng)厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm的冷軋薄板材，厚度不大于0.8mm的冷軋帶材。葉片用熱軋棒材不經(jīng)熱處理供應(yīng)，其表面應(yīng)全部磨光或車光。機(jī)加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)。鐓鍛用冷拉棒材以冷拉并磨光狀態(tài)供應(yīng)，機(jī)加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應(yīng)（對鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng)，其表面粗糙度應(yīng)不小于3.2μm）。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應(yīng)。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應(yīng)。

1.7Nimonic80A熔煉與鑄造工藝葉片用棒材和板材采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應(yīng)熔煉加電渣重熔，或真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔，或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。

1.8Nimonic80A應(yīng)用概況與特殊要求該合金主要用作發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零件。

二、Nimonic80A物理及化學(xué)性能 

2.1Nimonic80A熱性能

2.1.1Nimonic80A熔化溫度范圍熔點(diǎn)1405℃[1]。

2.1.2Nimonic80A熱導(dǎo)率見表2-1。

表2-1[1] 

2.1.3Nimonic80A線膨脹系數(shù)見表2-2。

2.2Nimonic80A密度ρ=8.15g/cm3[2]。

表2-2[2] 

2.3Nimonic80A電性能室溫ρ=1.23?10-6Ω.m[1]。

2.4Nimonic80A磁性能無磁性。

2.5Nimonic80A化學(xué)性能

2.5.1Nimonic80A性能在空氣介質(zhì)中試驗100h的氧化速率見表2-3。

表2-3[3] 

三、Nimonic80A力學(xué)性能 

Nimonic80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。

表3-1 

四、Nimonic80A組織結(jié)構(gòu) 

4.1Nimonic80A相變溫度

4.2Nimonic80A時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3Nimonic80A合金組織結(jié)構(gòu)葉片毛坯按不同熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃?10℃,8h,空冷處理：在1080℃時基體中的γ′相和一些M7C3及M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1℃以上沉淀出來，并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750～1℃析出，也能獨(dú)立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃?10℃,8h,空冷處理后，晶界上呈現(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6，晶內(nèi)有γ′相和MC。

1080℃?10℃,8h,空冷＋700℃?5℃,16h,空冷處理：合金在固溶組織的基礎(chǔ)上經(jīng)700℃?5℃,16h時效，晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6，晶內(nèi)的γ′相也長大成球形質(zhì)點(diǎn)[4]。

五、Nimonic80A工藝性能與要求 

5.1Nimonic80A成形性能

5.1.1Nimonic80A鍛造合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120～1150℃，開鍛溫度不低于1℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。

5.1.2Nimonic80A熱軋板軋制加熱溫度1120～1150℃，停軋溫度不低于930℃[2]。

5.1.3Nimonic80A渦輪葉片的鍛造渦輪葉片用毛坯應(yīng)按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤滑劑，待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱，裝爐溫度800℃?20℃，保溫60min，加熱溫度1090℃?10℃，保溫35min，開鍛溫度1090℃，停鍛溫度950℃，在臥鍛機(jī)上頂鍛，鍛前用二化鉬潤滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應(yīng)進(jìn)行固溶處理，加熱溫度1130℃?10℃，保溫60min，空冷。吹砂后，再按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤滑劑，烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進(jìn)行裝爐、加熱、保溫，并在曲柄壓力機(jī)上進(jìn)行終鍛，鍛前用二化鉬潤滑模膛。

5.2Nimonic80A焊接性能合金可以進(jìn)行自動對接氬弧焊和縫焊。

5.2.1Nimonic80A不加焊絲的自動鎢氬弧焊（對接）規(guī)范見表5-1。

表5-1[2] 

注：焊前用砂布打磨試樣并用清洗，厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲，一次焊接成形。

5.2.2Nimonic80A縫焊規(guī)范見表5-2。

表5-1[2] 

5.2.3Nimonic80A焊接接頭的力學(xué)性能見表5-3。

表5-3[2] 

注：本表數(shù)據(jù)時兩批板材，每批2個試樣的拉伸試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

5.3Nimonic80A零件熱處理工藝零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進(jìn)行。對于板材、帶材的沖壓成形件，在每成形一次后需進(jìn)行中間真空退火，1060℃?10℃,10min,氬氣風(fēng)扇冷卻，零件的終熱處理是在真空爐中進(jìn)行時效處理，750℃?10℃,4h,氬氣風(fēng)扇冷卻。對于葉片在固溶后（時效前）制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應(yīng)按規(guī)定的要求進(jìn)行氬氣或氫氣保護(hù)表面退火，退火溫度1070～1090℃。

5.4Nimonic80A表面處理工藝

5.5Nimonic80A切削加工與磨削性能Nimonic80A具有良好的機(jī)加工性能，*熱處理狀態(tài)具有好的機(jī)加工性能