Nimonic90

鎳基變形高溫合金
英國牌號：Nimonic90
中國牌號：GH90

一、Nimonic90概述
Nimonic90為時效強化型鎳基變形高溫合金，含有較高量的鈷及多種強化元素。該合金在815～870℃有較高的抗拉強度和抗蠕變能力、良好的kangyang化性和耐腐蝕性、在冷熱反復交替作用下有較高的疲勞強度以及良好的成形性和焊接性。主要供應熱軋和冷拉棒材、冷軋板材、帶材及冷拉絲材。用于渦輪發(fā)動機渦lunpan、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 Nimonic90。
1.2 Nimonic90相近牌號 GH90(中國)。
1.3 Nimonic90材料的技術標準
1.4 Nimonic90化學成分 見表1-1。
表1-1%

C
Cr

Ni

Co

Al

Ti

Mn

Si

P

S

Ag

Pb

Bi

B

Cu

Fe

Zr

不大于

≤0.13

18.0～21.0

余量

15.0～21.0

1.0～2.0

2.0～3.0

0.4

0.8

0.020

0.015

0.0005

0.0020

0.0001

0.020

0.2

1.5

0.15

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℃,保溫時間見表1-2，空冷或水冷+750℃±10℃,4h,空冷。
表1-2

直徑或較小截面尺寸mm
≤3

3～6

6～12.5

12.5～25

th

1

2

4

8

1.5.2 Nimonic90薄板和帶材（軟態(tài)）：軟化處理1100～1150℃，1～10min，適當介質中冷卻＋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)格與供應狀態(tài) 供應直徑或內切圓直徑不大于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。冷拉棒材的供應狀態(tài)按用途分為：鐓鍛用棒以冷拉磨光狀態(tài)交貨（當需方需求以固溶狀態(tài)交貨時，應在合同中注明）；機加工用棒材經固溶并除氧化皮狀態(tài)交貨。冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）經軟化處理、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行熔煉：(1)感應熔煉加電渣重熔；(2)真空感應熔煉加電渣重熔；(3)真空感應熔煉加真空電弧重熔；(4)真空感應熔煉。
1.8 Nimonic90應用概況與特殊要求 該合金在發(fā)動機上用作高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室卡圈、止動銷等零部件。在國外還用作渦輪工作葉片、渦等零部件。
二、Nimonic90物理及化學性能
2.1 Nimonic90熱性能
2.1.1 Nimonic90熔化溫度范圍 熔點1400℃[1]。
2.1.2 Nimonic90熱導率 見表2-1。
表2-1[1]

θ℃
600

700

800

λ(W(m·℃))

21.76

23.93

25.57



2.1.3 Nimonic90線膨脹系數(shù) 見表2-2。
表2-2[2]

θ℃

20～100

20～200

20～300

20～400

20～500

20～600

20～700

20～800

20～900

α110-6℃-1

12.71

13.09

13.51

14.04

14.52

15.03

15.58

16.36

17.38

2.2 Nimonic90密度 ρ=8.20gcm3。
2.3 Nimonic90電性能
2.4 Nimonic90磁性能 合金無磁性。
2.5 Nimonic90化學性能 合金在1040℃以下具有良好的性和耐腐蝕性能；在1040℃以上時易產生晶間氧化。
三、Nimonic90力學性能
3.1 Nimonic90技術標準規(guī)定的性能
3.1.1 Nimonic90冷拉棒材技術標準規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1

技術標準
θ℃

拉伸性能

持久性能

σbMPa

σP0.2MPa

δ5%

σMPa

th

不小于

WS9 7016-1996

650

820

590

8

-

-

870

-

-

-

140

≥30

注：固溶狀態(tài)供應的棒材，力學性能試樣只進行時效處理。
3.1.2 Nimonic90冷軋薄板和帶材（軟態(tài)）技術標準規(guī)定的性能見表3-2。
表3-2

技術標準 θ℃ 成品厚度mm 拉伸性能 硬度HV 持久性能
σbMPa σP0.2MPa δ5% σMPa th
不小于
WS9 7087-1996 室溫 0.25～0.35 1080 695 15 ≥280 - -
0.35～0.45 1080 695 20
0.45 1080 695 25
870 所有 - - - - 140 ≥30

注：持久試驗的試樣熱處理制度：供應狀態(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)）技術標準規(guī)定的性能見表3-3。
表3-3

技術標準
θ℃

拉伸性能

σbMPa

σP0.2MPa

WS9 7086-1996

室溫

1390～1620

≥1030

3.1.4 Nimonic90彈簧用絲材技術標準規(guī)定的性能見表3-4。
表3-4

技術標準
θ℃

成品厚度mm

拉伸性能

持久性能

σbMPa

σP0.2MPa

δ5%

σMPa

th

不小于

WS9 7014-1996

室溫

≤1.0

1540

-

-

-

-

1.0～5.0

1390

1160

-

5.0～8.0

1310

1000

10

-

-

870

坯料

-

-

-

140

≥30

WS9 7015.1-1996

室溫

0.44～0.99

1080

-

15

-

-

0.99～8.0

1080

-

15

-

-

870

坯料

-

-

-

140

≥30

注：進行持久試驗的坯料熱處理制度：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。
3.1.5 Nimonic90生產檢驗數(shù)據(jù)
3.1.5.1 Nimonic90冷拉棒材650℃拉伸性能的統(tǒng)計處理結果見表3-5。
表3-5

技術標準
冶煉工藝

650℃拉伸性能

σbMPa

σP0.2MPa

δ50mm%


WS9 7016-1996

真空感應加電渣

975

670

24

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

技術標準
冶煉工藝

絲材直徑mm

室溫拉伸性能

σbMPa

σP0.2MPa

δ50mm%


WS9 7014-1996

真空感應熔煉

≤1.0

1800

-

-

1.0～5.0

1515

1260

-

WS9 7015.1-1996

0.99～8.0

1180

690

27

四、Nimonic90組織結構
4.1 Nimonic90相變溫度
4.2 Nimonic90時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 Nimonic90合金組織結構 合金的主要強化相是γ′-Ni3(Al、Ti)，在晶內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 合金在鍛造時易產生內裂，不允許重錘打擊，不允許低溫倒棱。鋼錠裝爐溫度不高于700℃，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℃。冷拔材在終中間退火后應進行8%～12%的冷變形。
5.2 Nimonic90焊接性能 合金在固溶狀態(tài)可進行惰性氣體保護鎢電弧焊及閃光對焊。
5.3 Nimonic90零件熱處理工藝 零件的熱處理工藝按相應的材料技術標準的熱處理制度進行。
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)有良好的機械加工性能，在時效處理后使用堅硬*按規(guī)定進刀量慢速加工。




Nimonic90對應材料
功能性Nimonic90不銹鋼
隨市場需求的變化，各種具有特殊用途和特殊功能的Nimonic90不銹鋼不斷出現(xiàn)。如新型無Ni奧氏體Nimonic90不銹鋼材料主要為Cr-Ni奧氏體Nimonic90不銹鋼，具有很好的生物相容性，含有13%～15%的Ni。Ni是一種致敏因子，且對生物體有致畸、致癌等危害。含Ni植入Nimonic90不銹鋼在體內使用，會逐漸被破壞而釋放出Ni離子。當Ni離子在植入人體附近組織中富集時，可誘發(fā)毒性效應，發(fā)生細胞破壞和發(fā)炎等反應。*金屬研究所開發(fā)的Cr-Mn-N型無Ni奧氏體Nimonic90不銹鋼，經過生物相容性試驗，性能優(yōu)于目前臨床使用的Cr-Ni奧氏體Nimonic90不銹鋼。再如抗菌Nimonic90不銹鋼，隨著人們生活水平的提高，人們對所處的環(huán)境和自身的健康越來越重視，這促進了抗菌材料的研究與開發(fā)。1980年以來，以日本為代表的發(fā)達國家在家用電器、食品包裝、日用品、洗浴設備等方面開始研究應用抗菌材料。日新制鋼株式會社和川崎鋼鐵公司分別研究出了含Cu和含Ag抗菌Nimonic90不銹鋼，含Cu抗菌Nimonic90不銹鋼是在不銹鋼中加入0.5%～1.0%的Cu，并采取特殊熱處理，使Nimonic90不銹鋼自表面到內部均勻彌散ε-Cu析出物，起到抗菌作用。這種含Cu抗菌不銹鋼適合應用于高級廚房用具等系列產品以及要求高加工性和抗菌性等的產品。加Ag抗菌Nimonic90不銹鋼對大腸桿菌和葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果，特別是在加工研磨或者表面受磨損時，這種材料能始終保持良好的抗菌效果。