镍基合金是指在650~1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能又细分为镍基耐热合金,镍基耐蚀合金,镍基耐磨合金,镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同,分为:铁基高温合金,镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。
Alloy 31镍基合金
美国牌号:UNS N08031
德国牌号:1.4562
一、 Alloy 31( N08031)镍基合金概述:
1、Alloy 31( N08031)镍基合金是一种含氮的铁镍铬钼合金,性能介于超级奥氏体不锈钢和已有的镍基合金之间。Alloy 31( N08031)镍基合金适合应用于化学和石油化工、环境工程和油、气生产等工业领域。
2、Alloy 31( N08031)镍基合金具有以下特性:
(1)在卤化物介质(无论酸性或碱性)中具有出色的抗腐蚀能力
(2)在任何浓度的硫酸中都具有出色的抗腐蚀能力
(3)在磷酸介质中具有出色的耐腐蚀和抗侵蚀腐蚀能力
(4)在二氧化氯漂白剂介质中具有优秀的耐局部腐蚀和均匀腐蚀的能力
(5)在还原和氧化环境中均具有优秀的耐腐蚀能力
(6)易于加工和焊接
(7)具有可用于制造壁温在-196~450℃的压力容器的认证。
二、 Alloy 31( N08031)镍基合金化学成分:
C≤Si≤Mn≤P≤S≤Cr≥Ni≥Mo≥Cu≤0.0150.302.000.020.0126.0-28.030.0-32.06.0-7.01.0-1.40其他N≤Al≤Ti≤Fe≤Co≤V≤W≤Nb+Ta0.15-0.25 余量
Alloy 20(N08020)镍基合金
美国牌号:UNS N08020
国内牌号:NS143,0Cr20Ni35Mo3Cu4Nb
一、 Alloy 20(N08020)镍基合金概述:
Alloy 20(N08020)镍基合金中的Cr含量通常为19.0-21.0%,镍含量为32.0-38.0%。Alloy 20(Incoloy 20)合金是一种含钼和铜的镍基合金,具有很好的热加工及冷加工性能。Alloy 20(N08020)镍基合金是具有很多优异性能的耐蚀合金,对氧化性和中等还原性腐蚀有很好的抵抗能力,具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和好的耐局部腐蚀能力在很多化工工艺介质中有满意的耐蚀特性。
二、Alloy 20(N08020)镍基合金镍基合金化学成分:见表-1:
表-1 100%
C≤Si≤Mn≤P≤S≤Cr≥Ni≥Mo≥Cu≤0.071.002.000.0450.03519.0-21.032.0-38.02.0-3.03.0-4.0其他N≤Al≤Ti≤Fe≤Co≤V≤W≤Nb+Ta 余量 ≤1.00三、Alloy 20(N08020)镍基合金物理性能:
1、Alloy 20(N08020)合金镍基合金密度:8.08 g/cm3,
2、Alloy 20(N08020)合金镍基合金熔点:1357-1430℃。
四、Alloy 20(N08020)镍基合金力学性能:
1、Alloy 20(N08020)合金抗拉强度(MPA) Rm N/mm2 ≥ 620,
2、Alloy 20(N08020)合金屈服强度(MPA) RP0.2N/mm2 ≥ 300,
3、Alloy 20(N08020)合金延伸率 A5 % ≥ 40。
Nimonic 93镍基高温合金
中国牌号:GH93
法国牌号:NCK2OTA
一、Nimonic93(GH93)概述:
Nimonic93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金,具有较高的强度和较好的组织稳定性,在815℃以下使用,综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片,小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好,可以供应板材、棒材和锻件。
1、Nimonic93材料牌号:Nimonic93。
2、Nimonic93相近牌号:GH93(中国),NCK2OTA(法国)。
3、Nimonic93材料的技术标准:
4、Nimonic93化学成分:见表1-1。
表1-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
0.13 |
1.00 |
1.00 |
0.015 |
0.015 |
18.0-21.0 |
余量 |
- |
0.20 |
其他 |
N≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
B≤ |
Pb≤ |
Nb≤ |
- |
1.0-2.0 |
2.0-3.0 |
1.00 |
15.0-21.0 |
0.02 |
0.0025 |
- |
注:B按计算量加入,允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
5、 Nimonic93热处理制度:1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。
6、 Nimonic93品种规格与供应状态:可以供应d20~22mm热轧棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下锻材和锻件,板材为固溶状态交货,其它品种均为锻态和轧制状态交货。
Nimonic90镍基高温合金
中国牌号:GH90
一、Nimonic90(GH90)概述:
Nimonic90为时效强化型镍基变形高温合金,含有较高量的钴及多种强化元素。该合金在815~870℃有较高的抗拉强度和抗蠕变能力、良好的抗氧化性和耐腐蚀性、在冷热反复交替作用下有较高的疲劳强度以及良好的成形性和焊接性。主要供应热轧和冷拉棒材、冷轧板材、带材及冷拉丝材。用于涡轮发动机涡轮盘、叶片、高温紧固件、卡箍、密封圈及弹性元件等。
1、Nimonic90材料牌号:Nimonic90。
2、Nimonic90相近牌号:GH90(中国)。
3、Nimonic90材料的技术标准:
4、Nimonic90化学成分:见表1-1。
表1-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
B≤ |
Cu≤ |
0.13 |
0.80 |
0.40 |
0.020 |
0.015 |
18.0-21.0 |
余量 |
0.020 |
0.20 |
其他 |
Ag≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
Zr≤ |
Pb≤ |
Ag≤ |
0.0005 |
1.0-2.0 |
2.0-3.0 |
1.50 |
15.0-21.0 |
0.15 |
0.0020 |
0.00050 |
注:丝材规定ω(pb)≤0.0010%。
Nimonic80A镍基高温合金
英国牌号:Nimonic80A
中国牌号:GH80A
一、Nimonic80A(GH80A)镍基合金概述:
Nimonic80A(GH80A)是以镍-铬为基体,添加铝、钛形成γ′相弥散强化的高温合金,除铝含量略高外,其他与GH4033相近,使用温度700~800℃,在650~850℃具有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能。该合金冷、热加工性能良好,主要供应热轧棒材、冷拉棒材、热轧板材、冷轧板材、带材以及环形件等,用于制造发动机转子叶片、导向叶片支座、螺栓、叶片锁板等零件。
1、Nimonic80A材料牌号:Nimonic80A。
2、Nimonic80A相近牌号:GH80A(中国)。
3、Nimonic80A材料的技术标准。
4、Nimonic80A化学成分:见表1-1。
表1-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
B≤ |
Cu≤ |
0.04-0.10 |
0.80 |
0.40 |
0.020 |
0.015 |
18.0-21.0 |
余量 |
0.008 |
0.20 |
其他 |
Ag≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
Bi≤ |
Pb≤ |
Nb≤ |
0.0005 |
1.0-1.80 |
1.80-2.70 |
1.50 |
2.00 |
0.0001 |
0.002 |
- |
注:B按计算量加入,允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
Nimonic980镍基高温合金
美国牌号:N07080
一、Nimonic80(N07080)概述:
Nimonic80(N07080)合金含铬量为18%-21%,含镍量约为68%的高温合金,该合金冷、热加工性能良好,主要供应热轧棒材、冷拉棒材、热轧板材、冷轧板材、带材以及环形件等,用于制造发动机转子叶片、导向叶片支座、螺栓、叶片锁板等零件。
二、 Nimonic 80(N07080)镍基合金化学成分:见表-1:
表-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
0.10 |
1.00 |
1.00 |
0.035 |
0.035 |
18.0-21.0 |
余量 |
- |
- |
其他 |
N≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb≤ |
- |
- |
- |
5.00 |
2.00 |
- |
- |
- |
三、Nimonic 80(N07080)镍基合金品种规格与供应状态:
1、供应直径d20~55mm的叶片用热轧棒材、直径不大于300mm的热轧或锻制棒材。冷拉棒材供应直径8~45mm圆棒及内切圆直径d8~36mm的六角形棒材。
2、供应外径1000mm、内径900mm、高度130mm的轧制形件。
3、供应厚度不大于9.5mm的热轧板材、厚度不大于4.0mm的冷轧薄板材,厚度不大于0.8mm的冷轧带材。
4、叶片用热轧棒材不经热处理供应,其表面应全部磨光或车光。机加工用热轧棒材经固溶处理并除氧化皮状态供应。
Nimonic75镍基高温合金
美国牌号:UNS N06075
德国牌号:2.4951
一、Nimonic75(N06075)概述:
Nimonic 75(N06075)镍基合金是一种镍-铬合金,其钛、铁的含量极低,具有优秀的高温性能。该合金加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素(如钴)和加入能减缓基体元素扩散速率的元素(钨、钼等),以强化基体。
1、沉淀强化:Nimonic 75通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以强化合金γ‘相与基体相同,均为面心立方结构,点阵常数与基体相近,并与晶体共格,因此γ相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出,阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。γ’相是A3B型金属间化合物,A代表镍、钴,B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨,而铬、钼、铁既可为A又可为B。镍基合金中典型的γ‘相为Ni3(Al,Ti)。γ’相的强化效应可通过以下途径得到加强:
(1)、增加γ‘相的数量;
(2)、使γ’相与基体有适宜的错配度,以获得共格畸变的强化效应;
(3)、加入铌、钽等元素增大γ’相的反相畴界能,以提高其抵抗位错切割的能力;
(4)、加入钴、钨、钼等元素提高γ‘相的强度。γ"相为体心四方结构,其组成为Ni3Nb。因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变,使合金获得很高的屈服强度。但超过700℃,强化效应便明显降低。钴基高温合金一般不含γ相,而用碳化物强化。
2、晶界强化:Nimonic 75在高温下,合金的晶界是薄弱环节,加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界,硼、锆原子能填充晶界空位,降低蠕变过程中晶界扩散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。另外,铸造合金中加适量的铪,也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界,提高塑性和强度。
Alloy X镍基合金
美国牌号:UNS N06002
德国牌号:2.4665
一、 Alloy X(N06002,2.4665)镍基合金概述:
Alloy X(N06002,2.4665)镍基合金是一种添加了钴和钨的镍-铬-钼合金。Alloy X(N06002,2.4665)合金的特点是:
1、在高达1200℃时具有优秀的抗氧化性,
2、高温强度好,
3、很好的成形性和焊接性,
4、很好的抗应力腐蚀开裂性。
二、Alloy X(N06002,2.4665)镍基合金化学成分:见表-1:
表-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
0.05-0.15 |
1.00 |
1.00 |
0.015 |
0.010 |
20.5-23.5 |
余量 |
8.0-10.0 |
|
其他 |
B≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb+Ta |
0.005 |
0.10 |
|
17.0-20.0 |
0.5-2.5 |
|
0.2-1.0 |
|
三、Alloy X(N06002,2.4665)镍基合金物理性能:
1、Alloy X(N06002,2.4665)合金的密度:8.3 g/cm3。
2、Alloy X(N06002,2.4665)合金熔点:1260-1355 ℃。
3、Alloy X(N06002,2.4665)合金在常温下合金的机械性能的最小值:
Alloy 926镍基合金
美国牌号:UNS N08926
德国牌号:1.4529
一、 Alloy 926(N08926,14529)合金概述:
Alloy 926 (N08926)合金中的Cr含量通常为14.0-18.0%,镍含量为24.0-26.0%。Alloy 926(N08926)合金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,比传统铬镍不锈钢如304更耐高温;较高的含镍量,使其相比标准的18-8型不锈具有更好的抗氧化性能,其耐氧化性毫不逊色于使用温度高达华氏1900度(1038℃)的更高牌号合金。
二、Alloy 926(N08926,14529)合金化学成分:见表-1:
表-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
0.04 |
0.75 |
1.50 |
0.030 |
0.015 |
14.0-18.0 |
26.0-30.0 |
2.50-3.50 |
3.50-5.50 |
其他 |
N≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb+Ta |
0.15-0.25 |
|
1.50-2.30 |
|
|
|
|
|
三、Alloy 926(N08926,14529)合金物理性能:
1、Alloy 926(N08926,14529)合金的密度:8.1 g/cm3,。
2、Alloy 926(N08926,14529)合金熔点:1320-1390 ℃。
Alloy 59镍基合金
美国牌号:UNS N06059
德国牌号:2.4605
一、 Alloy 59( N06059)镍基合金概述:
Alloy 59( N06059)镍基合金是一种镍-铬-钼合金,其硅、碳的含量极低,具有优秀的耐腐蚀和极高的机械强度。Alloy 59( N06059)镍基合金具还具有以下特性:
1、极好的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和氯化物引起的应力腐蚀开裂性能。
2、对无机酸具有极好的耐腐蚀性,比如硝酸、磷酸、硫酸和盐酸,尤其是对硫酸和盐 酸的混合。
3、优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力。
4、在高达40℃(104℉)的各种浓度的盐酸溶液中均具有良好的耐腐蚀性。
5、具有良好的可加工性和焊接性,无焊后开裂敏感性。
6、具有壁温在-196~450℃的压力容器的制造认证。
7、经美国腐蚀工程师协会NACE标准认证(MR-01-75)符合酸性气体环境使用的最高 标准等级VII。
二、 Alloy 59( N06059)镍基合金化学成分:见表-1:
表-1 %
C≤ |
Si≤ |
Mn≤ |
P≤ |
S≤ |
Cr≥ |
Ni≥ |
Mo≥ |
Cu≤ |
0.01 |
0.10 |
0.50 |
0.015 |
0.010 |
22.0-24.0 |
余量 |
15.0-16.5 |
0.50 |
其他 |
N≤ |
Al≤ |
Ti≤ |
Fe≤ |
Co≤ |
V≤ |
W≤ |
Nb+Ta |
|
0.10-0.40 |
|
1.50 |
0.30 |
Nitronic50 UNS S20910, XM-19, ASTM A314, ASTM A276 Nictronic50是一种奥氏体不锈钢。它的耐腐蚀性能和强度是同等价位的商用材料无法比拟的。Nitronic50的耐腐蚀性能优于316,316L, 317, 317L等材料,且室温屈服强度高达这些牌号的两倍。高强度的Nitronic50(HS)的屈服强度可达316不锈钢的3-4倍。除此之外,Nictronic50在升温环境和低温环境都具备良好的机械性能。不同于多数奥氏体不锈钢的是,冷作加工或降温至零下温度时,Nitronic50不会磁化。
Nitronic60 UNS S21800, ASTM A276, ASTM A479, AMS5848 相比于钴合金和高镍材料,Nitronic60是一种低成本的耐磨损和擦伤材料。它的耐腐蚀性能优于304不锈钢,耐氯化物坑蚀的性能优于316不锈钢,室温的屈服强度是304和316的两倍。同时Nitronic60有很好的高温抗氧化性能和低温抗冲击性能。
应用由于Nitronic60在室温和升温环境有出色的耐磨耐擦伤能力,因此广泛用于阀杆,阀座,阀芯,螺母,螺栓, 筛网,链条传动,插销,垫片,滚动轴承,泵的零部件,包括耐磨环和转子。
热处理 Nitronic60不能通过热处理而硬化。Nitronic60的退火温度为1066°C,然后水淬。
低温耐擦伤能力
耐擦伤能力
耐擦伤性能在升温环境的应用 Nitronic60制成的阀芯能胜任升温环境的应用。用不同的奥氏体不锈钢制排放控制蝶阀的成阀杆和垫圈,只有Nitronic60在整个工作温度区间能平稳工作,而其他材料在427-816°C温度区间出现擦伤。 耐磨性能 测试方法 90°交叉的圆筒,无润滑油,负载71N, 105RPM或405RPM,室温,表面光洁度为120grit, 旋转10000周,丙酮清洗,多次测试,质量损失数据根据密度差异而修正。
奥氏体不锈钢的磨损兼容性
马氏体和铁素体不锈钢的磨损兼容性
金属组合的磨损兼容性
Nitronic60、17-4PH和Stelite6B对多种金属的磨损对比
Nitronic60和合金88对多种不锈钢的滑动测试的对比
硬度对奥氏体不锈钢耐磨性能的影响相同金属摩擦,1000周,质量损失(mg)
硬度对奥氏体不锈钢耐磨性能的影响相异金属摩擦,1000周,质量损失(mg)
表面光洁度对不锈钢耐磨性能的影响相同金属摩擦1000周,质量损失(mg)
升温环境的耐磨性能相比于钴合金和镍基的耐磨合金,Nitronic60的硬度不高,但是它在升温环境下的耐磨性能还是很优秀的。Nitronic60的耐磨性能来自表面形成的氧化物薄层和很高的应变强化能力。在正常的惰性气氛中,Nitronic60抗金属-金属磨损的能力也很好。
Nitronic60的高温耐磨性能
测试环境:止推垫片,260°C, 500RPM, 489N, 4000周。 微动磨损 高负载的微小滑移振幅(40μm),例如震动零件的微小滑移震动,可导致微动磨损。在600°C这个温度,Nitronic60对微动磨损的抵抗能力可和718合金相媲美。 孔隙腐蚀
Nitronic60抵抗孔隙腐蚀的能力优于其他奥氏体不锈钢及高强度双向不锈钢,接近钴基合金。钴基合金是耐受孔隙腐蚀能力最强的合金实践证明,Nitronic60可成功用做立式离心泵的磨损环。有时候Nitronic50和60的组合可以替代钴合金,提供良好的耐磨和耐腐蚀性能。 孔隙腐蚀率 *实验室进行的超声振动测试, 20kHz,27°C, H2O, 0.05mm振幅 **高压力喷射冲击装置。测试由泵制造厂或水电设备用户施行。 不同合金和Al2O3的摩擦腐蚀**
*40000周 **测试条件:测试样件为dia12.7圆饼和固定的Al2O3 圆饼dia6.4mm相摩擦,载荷71N,室温,10000周,干燥的空气环境,没有润滑油 耐腐蚀能力 Nitronic60的耐腐蚀能力介于304和316之间,但是实践证明,在一个摩擦系统中,首先出现的是擦伤磨损, 导致尺寸变化,然后再出现腐蚀。因此设计工程师首要考虑的因素是磨损。虽然Nitronic60的耐腐蚀能力不如316,但是在实验室条件下,Nitronic60具有更好的抗氯化物坑蚀,应力腐蚀开裂和孔隙腐蚀的能力。
氯化物坑蚀
应力腐蚀开裂(沸腾的42%MgCl2,4片有缺口受拉力的测试样片)
海水腐蚀同时放置Nitronic60,304和316的试棒在静止海水中室温浸泡6个月。Nitronic60对孔隙腐蚀的抵抗力优于304,比316稍微好一点。 硫化物应力开裂
抗氧化 Nitronic60抗氧化的能力优于304和316,和309的抗氧化能力相似。
机械性能 室温抗拉性能
室温抗扭力和抗剪力性能
疲劳强度
升温环境下的机械性能测试样件为dia19.05和25.4的退火态圆棒
升温环境的抗拉强度测试样件为dia17.8mm的冷旋锻棒料,锻打率为54%
升温环境下的应力开裂强度测试样件为dia16.0-25.4mm的退火态圆棒
低温抗拉性能
冲击性能 Nitronic60的高强度状态(HS) 通过特殊的加工处理,Nitronic60可达高强度状态。 Nitronic60 HS棒料的室温性能下限值
Nitronic60 HS的抗拉性能 Nitronic60 HS 零下温度的冲击强度 (dia88.9mm)
Nitronic 60 HS的耐磨耐擦性能
Nitronic60 HS的抗硫化物应力开裂性能
物理性质 密度:7.7g/cm3 电阻:98.2microhm-cm 弹性模量:26.2X106 psi 泊松比:0.298 平均热膨胀系数 磁通量 Nitronic 60 HS的磁通量
加工性能 由于Nitronic60的金相特点,该材料不易加工。建议采用涂层硬质合金刀片。Nitronic60的车削速度约为304材料的一半。单点车削粗车—深度0.15”: 0.015”/rev feed—175SFM 精车—深度0.025“:0.007”/revfeed—200SFM 钻孔直径1/4”的孔: 0.004”/rev feed—60SFM 直径1/2”的孔:0.007”/rev feed—60SFM 直径3/4”的孔:0.010”/rev feed—60SFM 铰孔同钻孔—100SFM 上述参数对应适用硬质合金刀具。
Nitronic® 是AK Steel的注册商标.
S 20910 UNS S20910, XM-19,Nictronic50, ASTM A314, ASTM A276, NACE MR-01-75 (HS) 20910是一种奥氏体不锈钢。它的耐腐蚀性能和强度是同等价位的商用材料无法比拟的。20910的耐腐蚀性能优于316,316L, 317, 317L等材料,且室温屈服强度高达这些牌号的两倍。高强度的20910(HS)的屈服强度可达316不锈钢的3-4倍。除此之外,20910在升温环境和低温环境都具备良好的机械性能。不同于多数奥氏体不锈钢的是,冷作加工或降温至零下温度时,20910不会磁化。 应用对于316、316L、317和317L来说性能达到极限的应用,20910则极具优势。该材料广泛用于石油,石化,化工,化肥,核燃料回收,造纸,纺织,食品加工和海事行业。20910用于制造泵,阀,接头,紧固件,线缆,网筛,钢丝筛布,船舶五金,船轴,泵轴,热交换器零件,弹簧,摄影器材等既需要耐腐蚀又需要高强度的零件。
化学成分碳 0.030-0.050% 锰 4.00-5.50% 磷 0.040%以下硫 0.20-0.60% 铬 20.50-22.00% 镍 11.75-13.00% 钼 2.00-2.50% 铜 0.75%以下氮 0.24-0.30% 钛 0.020%以下铝 0.020%以下硼 0.0008-0.0025% 钴 0.12-0.20% 钽 0.10%以下锡 0.030%以下钒 0.10-0.30% 钨 0.15%以下
耐腐蚀能力在多数介质中,20910的耐腐蚀能力由于316,316L,317和317L。在大多数应用中,1066°退火态的20910能提供足够的耐腐蚀能力,同时拥有更高的强度。在腐蚀性很强的环境,或者材料需焊接时,应采用1121°C退火态。20910 高强度状态(HS)常用于制造轴类和螺母类零件,但是耐腐蚀能力一般。
实验室测得的耐腐蚀数据
物理性质 密度(在24°C):7.88g/cm3 电阻(在21°C):80 microhm-cm 磁通量 20910即使经过重度冷作加工也不会磁化。在低温环境下,20910的磁通量仍然很低。在-240°C,20910的磁化率会出现一个峰值。这种现象和磁场强度无关,和温度有关。
热膨胀系数
导热率
机械性能—退火态圆棒
室温性能—dia 25.4圆棒,多次测试的平均值 短时的升温抗拉性能---3个炉批的样棒多次测试,取平均值
应力开裂强度---三个炉批的测试样棒多次测试,取平均值
蠕变强度—dia25.4mm圆棒,一个炉批
零下温度的机械性能—dia25.4mm圆棒,1121°C退火,多次测试取平均值
冲击强度—dia25.4mm圆棒,1121°退火态
测试样棒在677°C热处理一个小时,模拟重度焊接的受热区域。多次测试取平均值。 冷轧对圆棒机械性能的影响
20910经过特殊处理可达到高强度状态(HS)。热轧处理能提高的强度受限于棒子的直径。钢厂生产出来的HS 20910,做热锻,焊接或钎焊处理会减弱强度。经过特殊旋锻制造的HS20910,其耐腐蚀能力和抗硫化物应力开裂的能力会有所减弱。 室温抗拉性能的最小值—HS状态的圆棒,热轧退火态
抗扭性能—HS圆棒,热轧退火态,dia31.7-50.8mm
短时的升温抗拉强度—高强度圆棒,热轧,未经退火
圆棒直径为25.4-50.8mm,从三个炉批各取一根试棒,三次测试,取平均值。 应力开裂强度—dia25.4mm 高强度圆棒,热轧,未经退火
试棒取自两个炉批。Nitronic50 HS状态不适宜在593°C以上的高温长时间工作。 零下温度的冲击强度—高强度圆棒,热轧,未经退火
低温机械性能—dia50.8mm 高强度状态
疲劳强度—旋转梁疲劳测试
*R.R Moore测试样件在室温进行测试。 ** McAdam测试样件在11-31°C的海水环境进行测试 剪切强度
弹性
升温环境下的弹性
切口灵敏度
多次测试取平均值。测试在室温进行,缺口样件的应力集中因数Kt=1.3. 测试结果显示20910对缺口不敏感。 耐磨性能 20910的耐磨性能类似于316,只是稍微好一点。金属对金属的磨损测试证明20910比K500更耐磨,虽然K500的硬度更高。磨损质量损失—mg/1000周
抗汽蚀能力—退火态
硫化物应力开裂实验数据和实用情况表面Nitronic50在各种条件下有很优秀的抗硫化物应力开裂的能力。下表是实验室测试数据,用5%NaCl+0.5%醋酸+饱和的H2S模拟酸性的井下液体。
退火温度 20910的供货状态可以是1066°C-1121°C的退火态。对绝大多数应用来说,应选用1066°C退火态,机械性能更高,且耐腐蚀性佳。如果在强腐蚀环境使用焊接零件,则应选择1121°C退火态。和其他奥氏体不锈钢一样20910退火后需要快速冷却。冷成形加工需要间隔进行退火,退火温度为1066°C。 加工性能虽然20910的性能高于300系列的不锈钢,但他们可用相同的设备和工艺进行加工。 锻造 20910的锻造工艺类似于316不锈钢,只是需要更大的能量,锻造的温度范围是1177°C-1232°C。 焊接 20910适用于所有奥氏体不锈钢可用的常规焊接方法,不需焊前预热或焊后退火。
S21800 UNS S21800 ,Nitronic60 ASTM A276, ASTM A479, AMS5848 相比于钴合金和高镍材料,s21800是一种低成本的耐磨损和擦伤材料。它的耐腐蚀性能优于304不锈钢,耐氯化物坑蚀的性能优于316不锈钢,室温的屈服强度是304和316的两倍。同时s21800有很好的高温抗氧化性能和低温抗冲击性能。 应用由于s21800在室温和升温环境有出色的耐磨耐擦伤能力,因此广泛用于阀杆,阀座,阀芯,螺母,螺栓, 筛网,链条传动,插销,垫片,滚动轴承,泵的零部件,包括耐磨环和转子。 热处理 Nitronic60不能通过热处理而硬化。Nitronic60的退火温度为1066°C,然后水淬。 低温耐擦伤能力 耐擦伤能力
耐擦伤性能在升温环境的应用 Nitronic60制成的阀芯能胜任升温环境的应用。用不同的奥氏体不锈钢制排放控制蝶阀的成阀杆和垫圈,只有Nitronic60在整个工作温度区间能平稳工作,而其他材料在427-816°C温度区间出现擦伤。
耐磨性能 测试方法 90°交叉的圆筒,无润滑油,负载71N, 105RPM或405RPM,室温,表面光洁度为120grit, 旋转10000周,丙酮清洗,多次测试,质量损失数据根据密度差异而修正。 奥氏体不锈钢的磨损兼容性
马氏体和铁素体不锈钢的磨损兼容性
金属组合的磨损兼容性
Nitronic60、17-4PH和Stelite6B对多种金属的磨损对比
Nitronic60和合金88对多种不锈钢的滑动测试的对比
硬度对奥氏体不锈钢耐磨性能的影响相同金属摩擦,1000周,质量损失(mg)
硬度对奥氏体不锈钢耐磨性能的影响相异金属摩擦,1000周,质量损失(mg)
表面光洁度对不锈钢耐磨性能的影响相同金属摩擦1000周,质量损失(mg)
升温环境的耐磨性能相比于钴合金和镍基的耐磨合金,s21800的硬度不高,但是它在升温环境下的耐磨性能还是很优秀的。s21800的耐磨性能来自表面形成的氧化物薄层和很高的应变强化能力。在正常的惰性气氛中,s21800抗金属-金属磨损的能力也很好。 Nitronic60的高温耐磨性能
测试环境:止推垫片,260°C, 500RPM, 489N, 4000周。 微动磨损 高负载的微小滑移振幅(40μm),例如震动零件的微小滑移震动,可导致微动磨损。在600°C这个温度,s21800对微动磨损的抵抗能力可和718合金相媲美。 孔隙腐蚀
s21800抵抗孔隙腐蚀的能力优于其他奥氏体不锈钢及高强度双向不锈钢,接近钴基合金。钴基合金是耐受孔隙腐蚀能力最强的合金实践证明,s21800可成功用做立式离心泵的磨损环。有时候Nitronic50和60的组合可以替代钴合金,提供良好的耐磨和耐腐蚀性能。 孔隙腐蚀率 *实验室进行的超声振动测试, 20kHz,27°C, H2O, 0.05mm振幅 **高压力喷射冲击装置。测试由泵制造厂或水电设备用户施行。 不同合金和Al2O3的摩擦腐蚀**
*40000周 **测试条件:测试样件为dia12.7圆饼和固定的Al2O3 圆饼dia6.4mm相摩擦,载荷71N,室温,10000周,干燥的空气环境,没有润滑油 耐腐蚀能力 s21800的耐腐蚀能力介于304和316之间,但是实践证明,在一个摩擦系统中,首先出现的是擦伤磨损, 导致尺寸变化,然后再出现腐蚀。因此设计工程师首要考虑的因素是磨损。虽然s21800的耐腐蚀能力不如316,但是在实验室条件下,s21800具有更好的抗氯化物坑蚀,应力腐蚀开裂和孔隙腐蚀的能力。
氯化物坑蚀
应力腐蚀开裂(沸腾的42%MgCl2,4片有缺口受拉力的测试样片)
海水腐蚀同时放置s21800,304和316的试棒在静止海水中室温浸泡6个月。s21800对孔隙腐蚀的抵抗力优于304,比316稍微好一点。 硫化物应力开裂
抗氧化 s21800抗氧化的能力优于304和316,和309的抗氧化能力相似。
机械性能 室温抗拉性能
室温抗扭力和抗剪力性能
疲劳强度
升温环境下的机械性能测试样件为dia19.05和25.4的退火态圆棒
升温环境的抗拉强度测试样件为dia17.8mm的冷旋锻棒料,锻打率为54%
升温环境下的应力开裂强度测试样件为dia16.0-25.4mm的退火态圆棒
低温抗拉性能
冲击性能
s21800的高强度状态(HS)
通过特殊的加工处理,Nitronic60可达高强度状态。 s21800 HS棒料的室温性能下限值
s21800HS的抗拉性能
s21800 HS 零下温度的冲击强度 (dia88.9mm)
s21800HS的耐磨耐擦性能 s21800HS的抗硫化物应力开裂性能
物理性质 密度:7.7g/cm3 电阻:98.2microhm-cm 弹性模量:26.2X106 psi 泊松比:0.298 平均热膨胀系数 磁通量 s21800HS的磁通量
加工性能 由于s21800的金相特点,该材料不易加工。建议采用涂层硬质合金刀片。s21800的车削速度约为304材料的一半。单点车削粗车—深度0.15”: 0.015”/rev feed—175SFM 精车—深度0.025“:0.007”/revfeed—200SFM 钻孔直径1/4”的孔: 0.004”/rev feed—60SFM 直径1/2”的孔:0.007”/rev feed—60SFM 直径3/4”的孔:0.010”/rev feed—60SFM 铰孔同钻孔—100SFM 上述参数对应适用硬质合金刀具。