一、Nimonic90概述

    Nimonic90為時(shí)效強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，含有較高量的鈷及多種強(qiáng)化元素。該合金在815～870℃有較高的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變能力、良好的抗氧化性和耐腐蝕性、在冷熱反復(fù)交替作用下有較高的疲勞強(qiáng)度以及良好的成形性和焊接性。主要供應(yīng)熱軋和冷拉棒材、冷軋板材、帶材及冷拉絲材。用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、葉片、高溫緊固件、卡箍、密封圈及彈性元件等。

1.1 Nimonic90材料牌號(hào) Nimonic90。

1.2 Nimonic90相近牌號(hào) GH90(中國(guó))。

1.3 Nimonic90材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    WS9 7014-1996《Nimonic90合金彈簧用冷拉絲材》

    WS9 7015.1-1996《Nimonic90合金冷拉和固溶處理的彈簧絲材》

    WS9 7015.2-1996《Nimonic90合金冷拉和固溶處理的彈簧扁絲》

    WS9 7016-1996《Nimonic90合金冷拉棒材》

    WS9 7086-1996《Nimonic90合金冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）》

    WS9 7087-1996《Nimonic90合金冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）》

1.4 Nimonic90化學(xué)成分  見表1-1。

表1-1%

注：絲材規(guī)定ω(pb)≤0.0010%。

1.5 Nimonic90熱處理制度

1.5.1 Nimonic90冷拉棒材：1080℃±10℃,保溫時(shí)間見表1-2，空冷或水冷+750℃±10℃,4h,空冷。

表1-2

1.5.2 Nimonic90薄板和帶材（軟態(tài)）：軟化處理1100～1150℃，1～10min，適當(dāng)介質(zhì)中冷卻＋750℃±10℃,4h,空冷。

1.5.3 Nimonic90薄板和帶材（硬態(tài)）：700～725℃,4h,空冷。

1.5.4 Nimonic90彈簧用冷拉絲材：600℃±10℃，16h，空冷或650℃±10℃，4h，空冷。

1.5.5 Nimonic90冷拉和固溶處理的彈簧絲材：1080℃±10℃,8h,空冷＋700～750℃，4h，空冷。

1.6 Nimonic90品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 供應(yīng)直徑或內(nèi)切圓直徑不大于25mm的冷拉棒材或冷拉六角棒材；厚度不大于4mm的冷軋薄板和厚度不大于0.8mm的冷軋帶材；直徑不大于8mm的彈簧用冷拉絲材。冷拉棒材的供應(yīng)狀態(tài)按用途分為：鐓鍛用棒以冷拉磨光狀態(tài)交貨（當(dāng)需方需求以固溶狀態(tài)交貨時(shí)，應(yīng)在合同中注明）；機(jī)加工用棒材經(jīng)固溶并除氧化皮狀態(tài)交貨。冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊后交貨；冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）以冷軋、切邊后交貨。彈簧用絲材以冷拉狀態(tài)或冷拉后固溶處理狀態(tài)交貨。

1.7 Nimonic90熔煉與鑄造工藝 合金采用下列四種工藝之一進(jìn)行熔煉：(1)感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(2)真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔；(3)真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔；(4)真空感應(yīng)熔煉。

1.8 Nimonic90應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在發(fā)動(dòng)機(jī)上用作高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室卡圈、止動(dòng)銷等零部件。在國(guó)外還用作渦輪工作葉片、渦輪盤等零部件。

二、Nimonic90物理及化學(xué)性能    

2.1 Nimonic90熱性能                                        

2.1.1 Nimonic90熔化溫度范圍  熔點(diǎn)1400℃[1]。

2.1.2 Nimonic90熱導(dǎo)率  見表2-1。

表2-1[1]

2.1.3 Nimonic90線膨脹系數(shù) 見表2-2。

表2-2[2]

2.2 Nimonic90密度  ρ=8.20g/cm3。

2.3 Nimonic90電性能 

2.4 Nimonic90磁性能 合金無磁性。

2.5 Nimonic90化學(xué)性能 合金在1040℃以下具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能；在1040℃以上時(shí)易產(chǎn)生晶間氧化。

三、Nimonic90力學(xué)性能

3.1 Nimonic90技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 Nimonic90冷拉棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。

表3-1

注：固溶狀態(tài)供應(yīng)的棒材，力學(xué)性能試樣只進(jìn)行時(shí)效處理。

3.1.2 Nimonic90冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-2。

表3-2

注：持久試驗(yàn)的試樣熱處理制度：供應(yīng)狀態(tài)＋1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。

3.1.3 Nimonic90冷軋薄板和帶材（硬態(tài)）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-3。

表3-3

3.1.4 Nimonic90彈簧用絲材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-4。

表3-4

注：進(jìn)行持久試驗(yàn)的坯料熱處理制度：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。

3.1.5 Nimonic90生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1.5.1 Nimonic90冷拉棒材650℃拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-5。

表3-5

3.1.5.2 Nimonic90彈簧用絲材室溫拉伸性能的統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-6。

表3-6

四、Nimonic90組織結(jié)構(gòu)

4.1 Nimonic90相變溫度 

4.2 Nimonic90時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 Nimonic90合金組織結(jié)構(gòu) 合金的主要強(qiáng)化相是γ′-Ni3(Al、Ti)，在晶內(nèi)以大小不同的方形顆粒狀析出，在晶界上也可見到這種形狀的γ′相。碳化物在晶界上呈不連續(xù)的鏈狀析出[2]。

五、Nimonic90工藝性能與要求

5.1 Nimonic90成形性能 合金在鍛造時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)裂，不允許重錘打擊，不允許低溫倒棱。鋼錠裝爐溫度不高于700℃，最終加熱溫度1150℃±10℃，開鍛溫度不低于1060℃，終鍛溫度不低于950℃。軋制加熱溫度1160℃，終軋溫度不低于950℃。冷拔材在最終中間退火后應(yīng)進(jìn)行8%～12%的冷變形。

5.2 Nimonic90焊接性能 合金在固溶狀態(tài)可進(jìn)行惰性氣體保護(hù)鎢極電弧焊及閃光對(duì)焊。 

5.3 Nimonic90零件熱處理工藝 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。

5.4 Nimonic90表面處理工藝

5.5 Nimonic90切削加工與磨削性能 Nimonic90在固溶處理狀態(tài)有良好的機(jī)械加工性能，在時(shí)效處理后使用堅(jiān)硬刀具按規(guī)定進(jìn)刀量慢速加工。