镍基合金

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        718

        常用的718合金按强度可分为两类,AMS规范的718,屈服强度为150ksi,和NACE规范的718,屈服强度为120ksi。

         
        718合金


        718 NACE
        NACE MR 0175, UNS N07718

         
        718 NACE 是按照NACE MR-01-75规范制造的镍基合金。和718 AMS的区别在于,化学成分有所调整,成分的范围缩小,退火和时效的温度不同,从而获取不同的材料性质。718NACE的机械性能有所降低(屈服强度从150ksi降至120ksi),但是韧性更佳,耐腐蚀能力更好。718NACE硬度最高为40HRC,也低于718 AMS。但是718NACE的综合性能更适合用于含硫化氢和二氧化碳气体的油气环境,例如用于制造阀门,管接头,MWD/LWD部件,打捞工具,泵轴,井口组件等。
         
        通过热处理,可将718 AMS等级的材料转化成718 NACE,但是这个工艺很复杂,故不推荐。最好还是用原厂按NACE规范生产的718。虽然化学成分有一点差异,718 NACE的UNS编号仍是N07718,和718 AMS一致。
         
        化学成分
         
        元素 NACE MR0175 AMS5662/AMS5663/AMS5664
        0.045 max 0.08 max
        0.35 max 0.35 max
        0.35 max 0.35 max
        0.010 max 0.015 max
        0.010 max 0.015 max
        17.00-21.00 17.00-21.00
        50.00-55.00 50.00-55.00
        2.80-3.30 2.80-3.30
        钶+钽 4.87-5.20 4.75-5.50
        0.80-1.15 0.65-1.15 
        0.40-0.60 0.20-0.80
        1.00 max 1.00 max
        -- 0.05 max
        60 ppm max 0.006 max
        0.23 max 0.30 max
        余量 余量
         
        机械性能
        抗拉强度: 150ksi 以上
        屈服强度: 120-145ksi
        4D延伸率:20%以上
        断面收缩率(dia≤10”): 35%以上
        断面收缩率(dia>10”): 25%以上
        硬度:30-40HRC
        V型缺口冲击强度(-59°C或更低):
        平均能量:35ft/lbs (47J)以上
        单次最低能量:30ft/lbs (40J)
         
        热处理
        1021-1052°C固溶退火1-2.5小时,然后水淬。直径小于3.5”的棒料可用水淬或空冷。774-802°C时效6-8小时,然后空冷。
        热处理需由钢厂进行,或者钢厂指导下进行。

         
        718 AMS
        AMS5662, AMS5663, AMS5664, UNS N07718

         
        718合金是一款可沉淀硬化的镍基合金,在高达704°C的高温环境下,仍展现出很高的屈服强度,抗拉强度和蠕变开裂强度。718合金的时效硬化反应较迟缓,因此在退火和焊接的过程中不会随加热和冷却而硬化。相比于其他添加了铝和钛的镍基超级合金,718合金的焊接性能非常优秀。
        AMS5662是718的初始状态,也是AMS等级中最软的状态。通过热处理,AMS5662可以转换成AMS5663。热处理方法有两种,一种可以优化冲击性能,另一种则可优化抗拉和蠕变开裂性能。AMS5662的硬度约为20-25HRC,通过时效处理可提高到36-44HRC。
        AMS5664和AMS5662、5663的区别更大一些,是一种不同的材料,涉及到更加复杂的成形工艺,使材料具有更高的抗拉和屈服强度,同时满足一定的晶粒结构要求。AMS5664适用于对强度要求更高的航空应用。
         
        应用
        喷气式发动机和高速机身零件,例如轮子,涡轮机叶片,垫片,高温螺栓,紧固件等。
         
        化学成分
         
        0.08 max
        0.35 max
        0.35 max
        0.015 max
        0.015 max
        17.00-21.00
        50.00-55.00
        2.80-3.30
        4.75-5.50
        0.65-1.15 
        0.20-0.80
        1.00 max
        0.05 max
        0.006 max
        0.30 max
        余量
         
         
        物理性能
         
        密度: 0.2970 lb/in3
        平均热膨胀系数
        77-200°F 7.10 X 10-6in/in/°F
        77-400°F 7.50 X 10-6in/in/°F
        77-600°F 7.70 X 10-6in/in/°F
        77-800°F 7.90 X 10-6in/in/°F
        77-1000°F 8.00 X 10-6in/in/°F
        77-1200°F 8.40 X 10-6in/in/°F
        77-1400°F 8.90 X 10-6in/in/°F
        \
         
        弹性模量(E)
         
        \
         
        \
         
        电阻(70°F):728.0 ohm-cir-mil/ft
        熔距: 2200-2450°F
         
        机械性能
         
        固溶处理的温度对718材料横向室温性能的影响
        \
        注:测试样件为边长4”的四方块料。测试样件按表格中的温度进行固溶处理2个小时,空冷。时效处理为718°C处理8个小时,按56°C/小时的速度冷却至621°C,保温8个小时,然后空冷。
         
         
        固溶处理的温度对718材料横向应力开裂性能的影响
        \
        注:测试样件为边长4”的四方块料。按照表格所示的温度固溶处理2个小时,空冷,然后718°C时效处理8个小时,按56°C/小时的速度炉冷至621°C,保温八个小时,最后空冷。
         
        升温抗拉测试
        \
        注:测试样件为dia12.7mm圆棒,982°C热处理1小时,空冷+718°C时效8小时,冷却至621°C,保温8小时,然后空冷。
         
         
        低温抗拉测试
        \
        注:测试样件为边长101.6mm的四方块料,按1066°C热处理2个小时,空冷+718°C时效8个小时,炉冷至621°C,保温8小时,然后空冷。
         
         
        应力开裂测试
        \
        注:982°C热处理1个小时,空冷+718°C热处理8个小时,炉冷至621°C,保温8个小时,然后空冷。
         
        热处理
         
        方法1:获取最好的抗拉强度和应力开裂强度
        954-982°C,1小时,空冷+718°C ,8小时,按56°C/小时冷却至621°C,保温8个小时,然后空冷。
        方法2:获取最好的室温及低温的抗拉强度
        1066°C热处理1-2小时,空冷+718°C,8小时,按56°C/小时冷却至621°C,保温8个小时,然后空冷。
         
        加工性能
         
        热加工
        热加工的炉温不超过1121°C。如果工作温度在593°C以下,冷加工的温度范围控制在927-1010°C,可以提供锻造强度。锻造时避免长时间在炉中加热。
         
         
        机加
        退火态和时效硬化态都可机加。时效硬化态更方便断削,表面光洁度更好。退火态的材料,机加的刀具寿命稍微长一点。
         
        焊接
        718的退火态和时效态都可以焊接。时效态材料焊接时,焊接受热而软化的区域会产生变形。 
         
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