请问镍基合金在高温下的许用应力大概是多少?

作者&投稿:竹店 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
镍基合金接触许用应力如何计算~

镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。 固溶强化型合金 具有一定的高温强度,良好的抗氧化,抗热腐蚀,抗冷、热疲劳性能,并有良好的塑性和焊接性等,可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力,见表1)的部件,如燃气轮机的燃烧室。


·沉淀强化型合金 通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式,因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能,可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上,见表2) 的部件,如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等(图2)。



本图中的S30408就是06Cr19Ni10,温度下的许用应力有两行,上面一行是用于钢板类的材料,下面一行用于锻件类的。

GH4169(GH169)镍基高温合金

GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253~700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

 

该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感,掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系,可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程,就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。

 

GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)

 

GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法 国)

 

GH4169 材料的技术标准

 

GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》

 

HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》

 

GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》

 

GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》

 

GJB 1953 《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》

 

GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》

 

GJB 3317 《航空用高温合金热轧板材规范》

 

GJB 2297 《航空用高温合金冷拔(轧)无缝管规范》

 

GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》

 

GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》

 

GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》

 

GJB 2611 《航空用高温合金冷拉棒材规范》

 

YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》

 

YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》

 

YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》

 

GB/T14993 《转动部件用高温合金热轧棒材》

 

GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》

 

GB/T14995 《高温合金热轧板》

 

GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》

 

GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》

 

GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》

 

GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》

 

HB 5199 《航空用高温合金冷轧薄板》

 

HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》

 

HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》

 

HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》

 

GH4169化学成分:%

C P S Mn Si Ni Cr Cu Al Co Mo Ti Nb Fe

≤0.08 ≤0.015 ≤0.02 ≤0.35 ≤0.35 50.0~55.0 17.0~21.0 ≤0.30 0.20~0.80 ≤1.00 2.80~3.30 0.65~1.15 4.75~5.50 余量

 

余量该合金的化学成分分为3类:标准成分、优质成分、高纯成分。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源和增加强化相的数量,提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量,提高材料纯度和综合性能。

 

核能应用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不变),具体含量由供需双方协商确定。

 

当ω(B)≤0.002%时,为与宇航工业用的GH4169合金加以区别,合金牌号为GH4169A。

 

GH4169 热处理制度

 

合金具有不同的热处理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量,从而获得不同级别的

 

力学性能。合金热处理制度分3类:

 

Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。

经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内均无δ相,存在缺口敏感性,但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。

 

Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。

 

经此制度处理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是最常用的热处理制度,也称为标准热处理制度。

 

Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。

 

经此制度处理后,材料中的δ相较少,能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。

 

GH4169 品种规格和供应状态

 

可以供应模锻件(盘、整体锻件)、饼、环、棒(锻棒、轧棒、冷拉棒)、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。

 

GH4169 熔炼和铸造工艺

 

合金的冶炼工艺分为3类:真空感应加电渣重熔;真空感应加真空电弧重熔;真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求,选择所需的冶炼工艺,满足应用要求。

 

 

GH4169 应用概况与特殊要求

 

制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件,如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件;制造核能工业应用的各种弹性元件和格架;制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。

 

近年来,在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上,为提高质量和降低成本,发展了很多新工艺:真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺,有效减轻铌偏析;采用喷射成型工艺,生产环件,降低生产成本和缩短生产周期;采用超塑成型工艺,扩大产品的生产范围。

 

GH4169 熔化温度范围 1260~1320℃。

 

GH4169密度 ρ=8.24g/cm3。

 

GH4169磁性能 合金无磁性。

 

GH4169相变温度

 

γ"相是该合金的主要强化相,其最高稳定温度是650℃,开始固熔温度为840~870℃,完全固熔温度是950℃,γ′相也是该合金的强化相,但数量少于γ"相,其析出温度是600℃,完全熔解温度是840℃;δ相的开始析出温度是700℃,析出峰温度是940℃,980℃开始熔解,完全熔解温度是1020℃。

GH4169合金组织结构

 

合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相,为体心四方有序结构的亚稳定相,呈圆盘状在基体中弥散共格析出,在长期时效或长期应用期间,有向δ相转变的趋势,使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相,呈球状弥散析出,对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出,其形貌与锻造期间的终锻温度有关,终锻温度在900℃,形成针状,在晶界和晶内析出;终锻温度达930℃,δ相呈颗粒状,均匀分布;终锻温度达950℃,δ相呈短棒状,分布于晶界为主;终锻温度达980℃,在晶界析出少量针状δ相,锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高,锻件中无δ相析出,晶粒随之粗化,锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中,δ相在晶界析出,能起到钉扎作用,阻碍晶粒粗化。

 

L相是变形GH4169合金中不允许存在的相,该相富铌,存在于铸锭枝晶间,降低铸锭初熔点,铸锭

 

中L相固溶温度和均匀化时间的关系。

 

GH4169工艺性能与要求

 

因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快,易形成富铌的黑斑;熔速慢,会形成贫铌的白斑;电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹,均易导致白斑的形成,所以,提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重,至今采用的钢锭直径不大于508mm。

 

均匀化工艺必须确保钢锭中的L相完全熔解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间,根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中的铌偏析程度直接相关。

 

目前生产中采用的1160℃,20h±1180℃,44h的均匀化工艺,尚不足以消除钢锭中心的偏析,因此建议采用以下均匀化工艺:

 

1. 1150~1160℃,20~30h+1180~1190℃,110~130h;

 

2. 1160℃,24h+1200℃,70h[20]。

 

经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能,钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求,结合生产厂的生产条件而定。开坯和生产锻件是,中间退火温度和终锻温度必须根据零件所要求的组织状态和性能来确定,一般情况下,锻造的终锻温度控制在930~950℃之间为宜。

 

GH4169焊接性能

 

合金具有满意的焊接性能,可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

 

对直接时效状态的零部件,推荐采用惯性摩擦焊以保持其强化效果,选用合适的摩擦焊工艺参数,在保留细晶组织的同时,焊缝边缘及热影响区还可以保留强化相γ′和γ"以及δ相,因此对接头性能无明显影响,对直接时效的锻件,可在锻造状态进行摩擦焊,焊后再进行直接时效处理(制度Ⅲ),可获得持久强度很高的焊接接头。

 

 

GH4169零件热处理工艺

 

 

航空零件的热处理通常按1.5条规定的Ⅱ、Ⅲ两种制度,即标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。再有技术依据的条件下,也可采用其他制度热处理。按标准制度热处理时,固溶处理可在950~980℃范围内,在选定的温度±10℃下进行。

 

GH4169表面处理工艺

 

必要时可对零件表面局面进行喷丸强化、孔挤压强化或螺纹滚压强化工序,使零件在交变载荷条件下工作的寿命成倍增长。

 

对要求喷涂耐磨封严涂层的零件,可采用等离子喷涂或爆炸喷涂工艺,以爆炸喷涂为佳,爆炸喷涂涂层与基体结合强度高,涂层致密、硬度高、孔隙率低,耐磨性好。

 

GH4169切削加工与磨削性能

 

合金可满意地进行切削加工。

 

机械加工时必须确保圆弧达到设计要求和平滑过渡,不允许在机械加工、装配或运输中出现尖角、坑与划伤缺口,因为在这些缺陷出,可形成过量的应力集中,在使用中会导致严重事故的发生。



一:牌号N08810奥氏体耐热合金

二:化学成分:碳{0.05-0.10}锰{1.50}硅{1.00}磷{0.030}硫{0.015}铬{19.0-23.0}镍{30.0-35.0}铜{0.75}钛{0.15-0.60}铝{0.15-0.60}铁{38.0-47.0}
三:应用范围应用领域:

甑式炉,马弗炉及热处理夹具和料筐,真空炉装置,高工作温度华氏1000度氯化设备,二氧化钛工厂,甑式炉,脂肪酸工艺中的加热器、蒸馏器、泡罩塔和冷凝器,硫化钠制造工艺中的蒸发器管、管板和压片盘,纸浆制造中的松香酸处理设备等。

四:物理性能:密度:8.1g/cm3, 熔点:1357-1385 ℃,磁性:无

热处理:980-1150℃之间保温2小时,快速水冷。         

机械性能:抗拉强度:σb≥450Mpa,屈服强度σb≥175Mpa:延伸率:δ≥30%,硬度;HB135-179

五:概况:INCOLOY800/800H/800HT三者的化学成分十分相似,因此都具有很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀以及耐氧化还原交替变化介质腐蚀的性能,且在高温长期应用中具有高的冶金稳定性。但由于三者的(Al+Ti)含量不同,致使三种材料运用的环境有所不同,具体表现在:INCOLOY 800在零下、室温和600℃高温下各种性能都会发挥出来。INCOLOY 800H由于(Al+Ti) 的含量不高于0.7% ,在600℃以上具有很好的抗拉强度,并且在700℃以下长时间工作时仍然具有较好的韧性。INCOLOY 800HT在700℃以上时具有优秀的屈服强度。



镍基合金指的是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650~1000℃范围内具有较高强度和良好抗氧化、抗腐蚀能力的高温合金材料。
镍基高温合金系列材料,被广泛地应用在航空 航天 石油 化工 核能 冶金海洋船舶 环保 机械 电子等领域。不同的部件选材不同,关于原材料介绍部分欢迎上海勃西曼特钢集团咨询了解。
进口高温合金牌号:哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。
纯 镍:NI201、NI200等。
变形高温合金牌号:GH1015、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH1180、GH1333、GH2132、GH2136、GH2696、GH2747、GH2018、GH2026、GH2036、GH2038、GH2130、GH2135、GH2136、GH2150、GH2302、GH2328、GH2706、GH2761、GH2787、GH2901、GH2903、GH2907、GH2909、GH2984、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH3230、GH3170、GH3181、GH3600、GH3625、GH3652、GH4049、GH4090、GH4099、GH4105、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH4080A、GH4093、GH4098、GH4133、GH4137、GH4163、GH4199、GH4220、GH4413、GH4500、GH4586、 GH4698、 GH4708、 GH4710、 GH4720Li、GH4742、GH5605、GH5188、GH6159、GH6783等。
铸造高温合金牌号:K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等 。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。
耐蚀合金牌号:NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
特种不锈钢牌号:2205、2507、2520、317L、310S、904L、254smo、253ma、316lmod、725ln尿素钢、AL-6XN、1.4529、Nitronic50、Nitronic60等。
精密合金牌号:1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07 、2j09、 2j10 、2j11、 2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康铜、Hiperco27、Hiperco50等。
主要规格:无缝管、钢板、圆钢、锻件、法兰、圆环、焊管、钢带、直条、丝材及配套焊材、圆饼、扁钢、六角棒、大小头、弯头、三通、加工件、螺栓螺母、紧固件
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开玩笑了吧?

1150度下能使用什么材料? 可以参见ASME II卷中的相关材料,没查资料,据我所知,高温性能特别好的材料比如N08810,也只能使用到800多度,温度再高,就查不到许用应力了,好象II卷中能查到816度的许用应力。

Incoloy 800H

材料牌号:Incoloy 800H镍基合金

美国牌号:NO8810

德国牌号:X2NiCrAlTi3220

一、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金概述:

Incoloy 800H(NO8810)镍基合金合金中的Cr含量通常为15-25%,镍含量为30-45%,并含有少量的铝和钛。与Incoloy 800合金相比,碳的含量从小于等于0.1%,控制到0.05-0.1%,更好的提高了钢的强度。该合金具有较高的铬含量和足够的镍含量,所以有较高的耐高温腐蚀性能,在工业中应用较多。在氯化物、低浓度的NaOH水溶液中和高温高压水中,具有优良的耐应力腐蚀破裂性能,所以用于制造耐应力腐蚀破裂的设备。耐腐蚀性能优于一般奥氏体不锈钢,也优于Inconel 600合金;在制造耐腐蚀应力破裂设备中,又优于Inconel 600和Monel 400合金。

二、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金化学成分:见表-1:

三、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金物理性能:

1、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金机械性能:见表-2。

2、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金溶化温度范围:1350~1400℃。

3、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金比热容:455J/(kg·℃)。

4、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金密度:8.0 g/cm3。

5、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金磁性:无。

四、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金应用领域:

Incoloy 800H(NO8810)合金化学工业、核发生器、硝酸冷却器、醋酐裂化管、换热设备、换热管等。

五、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金执行标准:

1、Incoloy 800H(NO8810)合金热轧钢板:ASTM B409。

2、Incoloy 800H(NO8810)合金棒:ASME    SB-408。

3、Incoloy 800H(NO8810)合金钢管:ASME    SB-407。

4、Incoloy 800H(NO8810)合金锻件:ASME    SB-564。

六、Incoloy 800H(NO8810)镍基合金加工性能:

1、Incoloy 800H(NO8810)合金热加工:

(1)、温度范围1200℃~950℃,冷却方式为水淬或快速空冷。

(2)、为得到最佳性能和抗蠕变性,热加工后要进行固溶处理。

(3)、材料可以直接送入已升温至1200℃的炉中,保温足够的时间后迅速出炉,在规定的温度范围进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时,需重新加热。

2、Incoloy 800H(NO8810)合金冷加工:

(1)、加工硬化率大于奥氏体不锈钢,因此需要对加工设备进行挑选。冷加工材料应为固溶热处理态,并且在冷加工量较大时应进行中间退火。

(2)、若冷加工量大于10%,则需要对工件进行二次固溶处理。

3、Incoloy 800H(NO8810)合金焊接工艺:

适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接,如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊,其中脉冲电弧焊是首选方案。若采用手工电弧焊,推荐使用(Ar+He+H2+CO2)作为保护气体。



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答:UNS N08904(美国机动车工程师学会和美国材料与试验协会于1967年共同设计的标准)、DIN1.4539(德国标准)、ASTM A240(美国材料与试验协会标准;全新标准将其归为不锈钢系列,原有标准ASME SB-625将其归为镍基合金系列)、SUS890L。904L不锈钢的金相结构:904L是完全奥氏体组织,舆一般含钼量高的奥氏体...

脱硫塔内衬防腐是什么材料
答:材料牌号:Incoloy 926(N08926)镍基合金美国牌号:UNS N08926一、 Incoloy 926(N08926)镍基合金概述:Incoloy 926(N08926)镍基合金中的Cr含量通常为14.0-18.0%,镍含量为24.0-26.0%。Incoloy 926(N08926)是一种含钛和铝的镍基合金,含有足够的铬形成并维持足够规模的铬氧化物,使其在高温条件下得到保护,比传统...