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Incoloy A-286
一、IncoloyA-286概述
IncoloyA-286是Fe-25Ni-15Cr基高溫合金,加入鉬、鈦、鋁、釩及微量硼綜合強(qiáng)化。在650℃以下具有高的屈服強(qiáng)度和持久、蠕變強(qiáng)度,并且具有較好的加工塑性和滿意的焊接性能。適合制造在650℃以下工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫承力部件,如渦、壓力機(jī)盤、轉(zhuǎn)子葉片和緊固件等。該合金可以生產(chǎn)各種形狀的變形產(chǎn)品,如盤件、鍛件、板、棒、絲和環(huán)形件等。
優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金,是在IncoloyA-286合金基礎(chǔ)上發(fā)展而來,只要是提高合金純潔度,氣體含量,控制低熔點(diǎn)元素含量,并調(diào)整熱處理制度,從而使合金的熱強(qiáng)性和使用性能提高。
1.1IncoloyA-286材料牌號IncoloyA-286
1.2IncoloyA-286相近牌號A286,UNSS66286(),ZbNCT25(法國),P.Q.A286()
1.3IncoloyA-286材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范》
GJB2612-1996《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GJB3020-1997《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》
GJB3065-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》
GJB3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GJB3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》
GJB3782-1999《航空用高溫合金鍛制圓餅規(guī)范》
GB/T14996-1994《高溫合金冷軋薄板》
Q/3B4071-1993《YZIncoloyA-286合金熱軋棒材》
Q/6S1032-1992《高溫緊固件用YZIncoloyA-286合金棒材》
1.4IncoloyA-286化學(xué)成分IncoloyA-286合金化學(xué)成分見表1-1,優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金化學(xué)成分見表1-2。
表1-1%
C | Cr | Ni | Mo | Ti | Fe | V | B | Mn | Al | Si | P | S |
不大于 | ||||||||||||
≤0.08 | 13.5~16.0 | 24.0~27.0 | 1.00~1.50 | 1.75~2.30 | 余 | 0.10~0.50 | 0.001~0.010 | 1.00~2.00 | 0.04 | 1.00 | 0.030 | 0.020 |
注:1冷拉棒、圓餅和環(huán)坯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ω(Ti)1.80%~2.35%。
2熱軋和冷軋板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ω(B)0.003%~0.010%,ω(Mn)≤2.00%,ω(P)≤0.020%,ω(S)≤0.015%。
3冷拉焊絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ω(Al)≤0.35%,ω(Ti)1.75%~2.35%,ω(Si)0.40%~1.00%,ω(P)≤0.020%,ω(S)≤0.015%。
4冷鐓用絲材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ω(Ti)1.75%~2.35%,ω(Si)0.40%~1.00%,ω(P)≤0.025%,ω(S)≤0.020%。
5熱軋和鍛制棒材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ω(Cu)≤0.25%。
表1-2%
C | Cr | Ni | Mo | Ti | Fe | V | B | Mn | Al | Si | P | S | |||||||||||
不大于 | |||||||||||||||||||||||
≤0.08 | 13.50~16.00 | 24.00~27.00 | 1.00~1.50 | 1.90~2.35 | 余 | 0.10~0.50 | 0.003~0.010 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | |||||||||||
Ca | Mg | Cu | Sn | Pb | Se | Ag | Te | Tl | Bi | N | O | ||||||||||||
不大于 | |||||||||||||||||||||||
0.005 | 0.005 | 0.30 | 0.0050 | 0.0005 | 0.0003 | 0.0005 | 05 | 0.0001 | 03 | 0.0100 | 0.0050 |
注:微量元素Se、Te、Tl在確定分析方法前,報(bào)實(shí)測數(shù)據(jù),不作為驗(yàn)收依據(jù)。
1.5IncoloyA-286熱處理制度材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IncoloyA-286熱處理制度見表1-3;優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286熱處理制度為900℃?10℃,1~2h,油冷+750℃?10℃,16h,空冷。
表1-3
材料品種 | 熱處理制度 |
棒材、圓餅 | 980~1000℃,1~2h,油冷+700~720℃,12~16h,空冷 |
熱軋板、冷軋板 | 980~1000℃,空冷+700~720℃,12~16h,空冷 |
冷拉棒 | 980~1000℃,1~2h,油冷+700~720℃,16h,空冷 |
環(huán)件毛坯 | 980~990℃,1~2h,油冷+700~720℃,16h,空冷 |
冷鐓用冷拉絲 | 980~1000℃,水冷或油冷+700~720℃,16h,空冷 |
注:冷拉棒和冷拉絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,性能檢驗(yàn)不合格時(shí),可以不大于760℃時(shí)效16h,合格后交貨。
1.6IncoloyA-286品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)可以供應(yīng)各種規(guī)格的棒材、板材、絲材、盤件和環(huán)件。棒材、圓餅和環(huán)坯不經(jīng)熱處理交貨;熱軋板和冷軋板固溶和酸洗后交貨;冷拉棒材于固溶+酸洗狀態(tài)交貨;冷鐓絲可于固溶+酸洗盤狀、或固溶+酸洗直條狀、或固溶直條狀磨光和冷拉等幾種狀態(tài)交貨;冷拉焊絲于冷拉狀態(tài)、或固溶+酸洗、或半硬狀態(tài)交貨。
1.7IncoloyA-286熔煉和鑄造工藝IncoloyA-286合金可采用非真空感應(yīng)+電渣,電弧爐+電渣和電弧爐+真空電弧以及真空感應(yīng)+真空電弧等工藝熔煉。優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金可采用真空感應(yīng)+真空電弧工藝熔煉。
1.8IncoloyA-286應(yīng)用概況與特殊要求在航空上主要用于在650℃以下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、渦、承力環(huán)、機(jī)匣、軸類、緊固件和板材焊接承力件等。在國內(nèi)該合金已在航空上獲得較為廣泛的應(yīng)用。優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片及高溫緊固件等。
二、IncoloyA-286物理及化學(xué)性能
2.1IncoloyA-286熱性能
2.1.1IncoloyA-286熔化溫度范圍1364-1424℃[1]。
2.1.2IncoloyA-286熱導(dǎo)率見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
λ/(W/(m?C)) | 14.2 | 15.9 | 17.2 | 18.8 | 20.5 | 22.2 | 23.9 | 25.5 | 27.6 |
2.1.3IncoloyA-286線膨脹系數(shù)IncoloyA-286線膨脹系數(shù)見表2-2;優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286線膨脹系數(shù)見表2-3
表2-2[1]
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 |
α/10-6C-1 | 15.37 | 16.09 | 16.31 | 16.84 | 17.58 | 18.06 | 18.74 | 19.62 | 20.45 |
表2-3[2]
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~850 |
α/10-6C-1 | 15.7 | 16.0 | 16.5 | 16.8 | 17.3 | 17.5 | 17.9 | 19.1 | 19.7 |
2.2IncoloyA-286密度IncoloyA-286:ρ=7.93g/cm3[1];優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286:ρ=7.99g/cm3[2]。
2.3IncoloyA-286電性能電阻率見表2-4
2.4IncoloyA-286磁性能
2.5IncoloyA-286化學(xué)性能
2.5.1IncoloyA-286性能合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100~300h后的氧化速率見表2-5。
表2-4[1]
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
ρ/(10-6Ω?m) | 0.914 | 0.985 | 1.018 | 1.074 | 1.119 | 1.135 | 1.165 | 1.192 | 1.213 | 1.225 |
表2-5[1]
θ/℃ | 氧化速率/(g/(m2?h)) | ||
100h | 200h | 300h | |
650 | 0.00417 | 0.00276 | 0.00234 |
750 | 0.03250 | 0.07216 | 0.08322 |
850 | 0.00630 | 0.12386 | 0.09672 |
三、IncoloyA-286力學(xué)性能
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能IncoloyA-286合金見表3-1;優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金見表3-2
表3-1
品種 | 室溫性能 | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | |||||||||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | aKU/(kJ/m2) | HBS | σb/MPa | δ5/% | φ/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
不小于 | 不小于 | ||||||||||||
軋棒 鍛棒 | 930 | - | 20 | 40 | - | 255~321 | 550 | 785 | 16 | 28 | 588 | 100 | - |
650 | 735 | 15 | 20 | 392 | 100 | - | |||||||
冷拉棒① | 900 | 590 | 15 | 20 | - | 248~341 | 650 | - | - | - | 451 (392) | 23 (100) | 5 (3) |
熱軋板② | 885 | - | 20 | - | - | - | 650 | 735 | 15 | - | - | - | - |
550 | 785 | 16 | - | - | - | - | |||||||
冷軋板② | 885 | - | 20 | - | - | - | 650 | 735 | 15 | - | 392 | 100 | 實(shí)測 |
550 | 785 | 16 | - | 588 | 100 | 實(shí)測 | |||||||
圓餅 | 930 | 620 | 20 | 40 | 290 | 255~321 | 650 | 735 | 15 | 20 | 392 | 100 | - |
環(huán)坯 | 930 | 620 | 20 | 30 | 290 | 255~321 | 650 | 735 | 15 | - | 392 | 100 | - |
冷鐓 用絲① | 900(930)③ | 590 - | 15 (18) | 20 (40) | - - | 248~341 (HV260~360) | 650 | - | - | 451 (392) | 23 (100) | 5 - |
①冷拉棒和冷鐓用絲材,固溶狀態(tài)硬度不大于HBS202(HV194)。
②板材的高溫拉伸和持久試驗(yàn)只作一個(gè)溫度,如合同中未注明時(shí)按650℃進(jìn)行試驗(yàn)。
③如需方要求,可按括號內(nèi)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。
四、IncoloyA-286組織結(jié)構(gòu)
4.1相變溫度
4.2時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線IncoloyA-286合金中η-Ni3Ti相的析出動(dòng)力學(xué)曲線見圖4-1。
4.3合金組織結(jié)構(gòu)IncoloyA-286合金在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)下,在γ基體上有球狀均勻彌散分布的Ni3(Ti,Al)型γ′相以及TiN,TiC,晶界有微量M3B2,晶界附近可能有少量η相和L相。合金硅、含量較高時(shí),會有G相、Y相在晶界析出。時(shí)效或使用后是否有σ相析出,與合金成分有關(guān)。近年來采用相分析
計(jì)算方法提出了如下簡化公式:
ΔNv′=Ni-3Ti-3.5Al-1.7Si-0.9Cr-4.7[1]
注:元素符號表示該元素在合金中的重量百分比。當(dāng)ΔNV′>0
時(shí),無σ相析出。
γ′相的溶解溫度為830~850℃,開始析出溫度在650℃左右,700~730℃析出多。標(biāo)準(zhǔn)熱處理后γ′相數(shù)量約為合金重量的2%~3%,直徑約10~20nm,其化學(xué)組成近似(Ni0.93Fe0.04Cr0.03)2.73(Ti0.83Al0.17)。550~650℃時(shí)效后,γ′相數(shù)量稍微增加,尺寸略微長大。當(dāng)合金中ω(Al)>0.4%時(shí),就有可能出現(xiàn)胞狀γ′相。
TiC,TiN的數(shù)量約占合金重量的0.25%,基本上不參與合金熱處理過程的組織轉(zhuǎn)變。TiC在1180℃以上才開始溶解,TiN則更不易溶解。
η相形成的溫度區(qū)間約在700~900℃之間,析出溫度與合金Ti含量相關(guān)。
M3B2相在1040~1080℃固溶時(shí)已大量溶解,至1180~1210℃可*溶解,M3B2在650℃時(shí)效已有析出。
L相在950~990℃之間股溶蝕溶解,析出峰在850℃左右。G相在982℃以上開始溶解,至1120℃可*溶解,析出峰在850℃左右。σ相析出溫度在650~900℃之間,析出峰在750~850℃左右。G、σ和η相的出現(xiàn)對合金性能起損害作用。
五、IncoloyA-286工藝性能與要求
5.1成型性能
5.1.1IncoloyA-286合金的工藝塑性圖見圖5-1,再結(jié)晶圖見圖5-2。
5.1.2合金鍛造開坯加熱溫度1080~1140℃,終鍛溫度高于900℃。水壓機(jī)開坯時(shí)加熱溫度1110℃,停壓溫度高于950℃;模鍛開壓溫度為1100℃,停壓溫度高于930℃。環(huán)件軋制加熱溫度1130~1150℃,終軋溫度高于900℃。棒材及型材軋制溫度1080~1140℃,終軋溫度高于900℃。
5.2焊接性能合金具有滿意的焊接性能,可用氬弧焊、點(diǎn)焊、縫焊緊進(jìn)行焊接。合金于固溶狀態(tài)進(jìn)行焊接,焊后進(jìn)行時(shí)效處理。
5.2.1手工和自動(dòng)鎢對接氬弧焊規(guī)范見表5-1。推薦采用HGH113焊絲和較小的焊接能量輸入。
5.2.2自動(dòng)鎢脈沖氬弧焊對焊規(guī)范見表5-2。
5.2.3縫焊規(guī)范見表5-3。
5.2.4焊后進(jìn)行時(shí)效處理的氬弧焊對接接頭的強(qiáng)度系數(shù)大于90%。
表5-1[8]
焊接方法 | 厚度/mm | 焊絲 | 電流/A | 電壓/V | 焊接速度/(m/min) | 送絲速度/(m/min) | 氬氣流量/(L/min) | 背面氣體流量/(L/min) | 鎢直接/mm | 焊嘴直徑/mm | |
牌號 | 直徑/mm | ||||||||||
手工氬弧焊 | 1.5+1.5 | HIncoloyA-286 | 1.6 | 70~90 | 8~10 | - | - | 6~8 | - | 1.6 | 8 |
2.0+2.0 | 90~100 | ||||||||||
自動(dòng)氬弧焊 | 1.5+1.5 | HIncoloyA-286 HGH1140 HGH113 | 1.6 | 95~100 | 7~8 | 0.25~0.32 | 0.32 | 5~8 | 2~3 | 3.0 | 18 |
2.0+2.0 | 130 |
表5-2[8]
厚度/mm | 焊絲 | 電壓/V | 脈沖電流/A | 維弧電流/A | 脈沖幅比 | 脈沖寬比 | 脈沖頻率/Hz | 焊接速度/(m/min) | 送絲速度/(m/min) | |
牌號 | 直徑/mm | |||||||||
0.8 | 不加絲 | - | 8.5 | 50 | 13 | 4 | 3 | 5 | 0.3 | - |
0.8 | HSG-1 | 1.0 | 8.5~9.0 | 60 | 15 | 4 | 2 | 5 | 0.27 | 0.165 |
1.5 | HSG-1 | 1.0 | 8.5~9.0 | 100 | 28 | 3.5 | 2 | 3 | 0.23 | 0.2 |
2.0 | HSG-1 | 1.0 | 9~10 | 130 | 26 | 5 | 2 | 3 | 0.2 | 0.25 |
表5-3[8]
厚度/mm | 滾盤寬/mm | 電源/A | 焊接時(shí)間/s | 休止時(shí)間/s | 焊接速度/(m/min) | 電壓力/N | |
上 | 下 | ||||||
1.5+1.5 | 5.5 | 6.0 | 8300~9500 | 0.16~0.18 | 0.16~0.18 | 0.36 | 7650~8335 |
2.0+2.0 | 10000~12000 | 0.18~0.22 | 0.24~0.28 | 0.36 | 8335~9805 |
5.3零件熱處理工藝固溶溫度980~1000℃,根據(jù)零件截面厚度溫度保溫不同時(shí)間后進(jìn)行空冷、油冷或水冷后,再在700~720℃時(shí)效12~16h后空冷。優(yōu)質(zhì)IncoloyA-286合金制零件的熱處理工藝為:固溶900℃?10℃,1~2h,油冷+時(shí)效750℃?10℃,16h,空冷。
5.4表面處理工藝在高溫下工作的零件可采用W-2琺瑯涂層涂層進(jìn)行有效的保護(hù)。
Incoloy A-286數(shù)據(jù)由上海隆繼金屬集團(tuán)全程提供,你可搜索更多了解上海隆繼金屬集團(tuán)。
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