incoloy a-286
一、incoloya-286概述
incoloya-286是fe-25ni-15cr基高温合金,加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度,并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在650℃以下工作的航空发动机高温承力部件,如涡、压力机盘、转子叶片和紧固件等。该合金可以生产各种形状的变形产品,如盘件、锻件、板、棒、丝和环形件等。
优质incoloya-28金,是在incoloya-28金基础上发展而来,只要是提高合金纯洁度,气体含量,控制低熔点元素含量,并调整热处理制度,从而使合金的热强性和使用性能提高。
1.1incoloya-286材料牌号incoloya-286
1.2incoloya-286相近牌号a286,unss66286(),zbnct25(法国),p.q.a286()
1.3incoloya-286材料的技术标准
gjb2611-1996《航空用高温合金冷拉棒材规范》
gjb2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
gjb3020-1997《航空用高温合金环坯规范》
gjb3065-1998《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
gjb3167-1998《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
gjb3317-1998《航空用高温合金热轧板规范》
gjb3782-1999《航空用高温合金锻制圆饼规范》
gb/t14996-1994《高温合金冷轧薄板》
q/3b4071-1993《yzincoloya-28金热轧棒材》
q/6s1032-1992《高温紧固件用yzincoloya-28金棒材》
1.4incoloya-286化学成分incoloya-28金化学成分见表1-1,优质incoloya-28金化学成分见表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、圆饼和环坯标准规定ω(ti)1.80%~2.35%。
2热轧和冷轧板标准规定,ω(b)0.003%~0.010%,ω(mn)≤2.00%,ω(p)≤0.020%,ω(s)≤0.015%。
3冷拉焊丝标准规定,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冷镦用丝材标准规定,ω(ti)1.75%~2.35%,ω(si)0.40%~1.00%,ω(p)≤0.025%,ω(s)≤0.020%。
5热轧和锻制棒材标准规定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在确定分析方法前,报实测数据,不作为验收依据。
1.5incoloya-286热处理制度材料标准规定的incoloya-286热处理制度见表1-3;优质incoloya-286热处理制度为900℃?10℃,1~2h,油冷+750℃?10℃,16h,空冷。
表1-3
材料品种
热处理制度
棒材、圆饼
980~1000℃,1~2h,油冷+700~720℃,12~16h,空冷
热轧板、冷轧板
980~1000℃,空冷+700~720℃,12~16h,空冷
冷拉棒
980~1000℃,1~2h,油冷+700~720℃,16h,空冷
环件毛坯
980~990℃,1~2h,油冷+700~720℃,16h,空冷
冷镦用冷拉丝
980~1000℃,水冷或油冷+700~720℃,16h,空冷
注:冷拉棒和冷拉丝标准规定,性能检验不合格时,可以不大于760℃时效16h,合格后交货。
1.6incoloya-286品种规格和供应状态可以供应各种规格的棒材、板材、丝材、盘件和环件。棒材、圆饼和环坯不经热处理交货;热轧板和冷轧板固溶和酸洗后交货;冷拉棒材于固溶+酸洗状态交货;冷镦丝可于固溶+酸洗盘状、或固溶+酸洗直条状、或固溶直条状磨光和冷拉等几种状态交货;冷拉焊丝于冷拉状态、或固溶+酸洗、或半硬状态交货。
1.7incoloya-286熔炼和铸造工艺incoloya-28金可采用非真空感应+电渣,电弧炉+电渣和电弧炉+真空电弧以及真空感应+真空电弧等工艺熔炼。优质incoloya-28金可采用真空感应+真空电弧工艺熔炼。
1.8incoloya-286应用概况与特殊要求在航空上主要用于在650℃以下工作的发动机压气机盘、涡、承力环、机匣、轴类、紧固件和板材焊接承力件等。在国内该合金已在航空上获得较为广泛的应用。优质incoloya-28金用作航空发动机压气机叶片及高温紧固件等。
二、incoloya-286物理及化学性能
2.1incoloya-286热性能
2.1.1incoloya-286熔化温度范围1364-1424℃[1]。
2.1.2incoloya-286热导率见表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线膨胀系数incoloya-286线膨胀系数见表2-2;优质incoloya-286线膨胀系数见表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];优质incoloya-286:ρ=7.99g/cm3[2]。
2.3incoloya-286电性能电阻率见表2-4
2.4incoloya-286磁性能
2.5incoloya-286化学性能
2.5.1incoloya-286性能合金在空气介质中试验100~300h后的氧化速率见表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力学性能
技术标准规定的性能incoloya-28金见表3-1;优质incoloya-28金见表3-2
表3-1
品种
室温性能
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
轧棒
锻棒
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)
热轧板②
885
-
20
-
-
-
650
735
15
-
-
-
-
550
785
16
-
-
-
-
冷轧板②
885
-
20
-
-
-
650
735
15
-
392
100
实测
550
785
16
-
588
100
实测
圆饼
930
620
20
40
290
255~321
650
735
15
20
392
100
-
环坯
930
620
20
30
290
255~321
650
735
15
-
392
100
-
冷镦
用丝①
900(930)③
590
-
15
(18)
20
(40)
-
-
248~341
(hv260~360)
650
-
-
451
(392)
23
(100)
5
-
①冷拉棒和冷镦用丝材,固溶状态硬度不大于hbs202(hv194)。
②板材的高温拉伸和持久试验只作一个温度,如合同中未注明时按650℃进行试验。
③如需方要求,可按括号内指标进行检验。
四、incoloya-286组织结构
4.1相变温度
4.2时间-温度-组织转变曲线incoloya-28金中η-ni3ti相的析出动力学曲线见图4-1。
4.3合金组织结构incoloya-28金在标准热处理状态下,在γ基体上有球状均匀弥散分布的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、含量较高时,会有g相、y相在晶界析出。时效或使用后是否有σ相析出,与合金成分有关。近年来采用相分析
计算方法提出了如下简化公式:
δnv′=ni-3ti-3.5al-1.7si-0.9cr-4.7[1]
注:元素符号表示该元素在合金中的重量百分比。当δnv′>0
时,无σ相析出。
γ′相的溶解温度为830~850℃,开始析出温度在650℃左右,700~730℃析出多。标准热处理后γ′相数量约为合金重量的2%~3%,直径约10~20nm,其化学组成近似(ni0.93fe0.04cr0.03)2.73(ti0.83al0.17)。550~650℃时效后,γ′相数量稍微增加,尺寸略微长大。当合金中ω(al)>0.4%时,就有可能出现胞状γ′相。
tic,tin的数量约占合金重量的0.25%,基本上不参与合金热处理过程的组织转变。tic在1180℃以上才开始溶解,tin则更不易溶解。
η相形成的温度区间约在700~900℃之间,析出温度与合金ti含量相关。
m3b2相在1040~1080℃固溶时已大量溶解,至1180~1210℃可*溶解,m3b2在650℃时效已有析出。
l相在950~990℃之间股溶蚀溶解,析出峰在850℃左右。g相在982℃以上开始溶解,至1120℃可*溶解,析出峰在850℃左右。σ相析出温度在650~900℃之间,析出峰在750~850℃左右。g、σ和η相的出现对合金性能起损害作用。
五、incoloya-286工艺性能与要求
5.1成型性能
5.1.1incoloya-28金的工艺塑性图见图5-1,再结晶图见图5-2。
5.1.2合金锻造开坯加热温度1080~1140℃,终锻温度高于900℃。水压机开坯时加热温度1110℃,停压温度高于950℃;模锻开压温度为1100℃,停压温度高于930℃。环件轧制加热温度1130~1150℃,终轧温度高于900℃。棒材及型材轧制温度1080~1140℃,终轧温度高于900℃。
5.2焊接性能合金具有满意的焊接性能,可用氩弧焊、点焊、缝焊紧进行焊接。合金于固溶状态进行焊接,焊后进行时效处理。
5.2.1手工和自动钨对接氩弧焊规范见表5-1。*采用hgh113焊丝和较小的焊接能量输入。
5.2.2自动钨脉冲氩弧焊对焊规范见表5-2。
5.2.3缝焊规范见表5-3。
5.2.4焊后进行时效处理的氩弧焊对接接头的强度系数大于90%。
表5-1[8]
焊接方法
厚度/mm
焊丝
电流/a
电压/v
焊接速度/(m/min)
送丝速度/(m/min)
氩气流量/(l/min)
背面气体流量/(l/min)
钨直接/mm
焊嘴直径/mm
牌号
直径/mm
手工氩弧焊
1.5+1.5
hincoloya-286
1.6
70~90
8~10
-
-
6~8
-
1.6
8
2.0+2.0
90~100
自动氩弧焊
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
焊丝
电压/v
脉冲电流/a
维弧电流/a
脉冲幅比
脉冲宽比
脉冲频率/hz
焊接速度/(m/min)
送丝速度/(m/min)
牌号
直径/mm
0.8
不加丝
-
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
滚盘宽/mm
电源/a
焊接时间/s
休止时间/s
焊接速度/(m/min)
电压力/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
5.3零件热处理工艺固溶温度980~1000℃,根据零件截面厚度温度保温不同时间后进行空冷、油冷或水冷后,再在700~720℃时效12~16h后空冷。优质incoloya-28金制零件的热处理工艺为:固溶900℃?10℃,1~2h,油冷+时效750℃?10℃,16h,空冷。
5.4表面处理工艺在高温下工作的零件可采用w-2珐琅涂层涂层进行有效的保护。
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