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NS3102耐蚀合金
一、NS3102概述
NS3102是早期发展的镍-铬-铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化，也可以用电阻焊、溶焊或钎焊连接，腾思合金可供应冷轧薄板、热轧厚板、带材、丝材、棒材、圆饼、环坯、环形锻件等，适宜制作在1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。
1.1 NS3102材料牌号 NS3102。
1.2 NS3102相近牌号 Inconel，GH600，GH3600(中国）。
1.3 NS3102材料的技术标准
抚高新 1995-13《NS3102合金冷轧薄板技术条件》
抚高新 1993-18《NS3102合金棒材、圆饼、环坯和环形锻件技术条件》
BZ-44-9002B-0《NS3102合金冷轧薄板技术条件》
BZ-44-9003B-0《NS3102合金热轧厚板技术条件》
Q/3B 4082-1993《NS3102合金冷轧带材》
Q/3B 4083-1993《NS3102合金铆钉用丝材》
Q/5B 4006-1995《NS3102合金冷轧带材和薄板材》
Q/5B 4030-1992《冷镦用NS3102合金冷拉丝》
1.4 NS3102化学成分 见表1-1。
表1-1%
|
C |
Cr |
Ni+Co |
Al |
Ti |
Fe |
|
≤0.15 |
14.0～17.0 |
≥72 |
≤0.35 |
≤0.50 |
6.00～10.00 |
|
Nb+Ta |
Mn |
Si |
P |
S |
Cu |
|
≤1.00 |
≤1.00 |
≤0.50 |
≤0.040 |
≤0.015 |
≤0.50 |
注：1 航天用材料标准BZ-44-9003B-0规定ω(C)≤0.10%,ω(P)≤0.020%,ω(Nb)≤1.00%。
2 抚高新1995-13标准规定ω(P)≤0.025%,ω(Nb)≤1.00%。
1.5 NS3102热处理制度 板材：1010～1050℃，3～5min/mm，空冷；带材：1010℃±10℃，空冷；丝材：1065℃±10℃，空冷。棒材、环形件检验试验经1010℃±10℃，空冷固溶处理。
1.6 NS3102品种规格与供应状态 腾思合金可供应各种规格的板材、棒材、锻件、带材、丝材、圆饼、环坯、环形锻件。棒材以锻轧状态、表面磨光或车光供应；圆饼和环坯以锻态供应；环件以固溶状态供应；板材经固溶、碱酸洗、矫直和切边后供应；带材经冷轧、固溶、去氧化皮交货；丝材以固溶酸洗盘状或直条状、固溶直条细磨光状态交货。
1.7 NS3102熔炼与铸造工艺 合金采用下列工艺之一进行熔炼：(1)非真空感应熔炼加电渣重熔；(2)电弧炉熔炼加电渣重熔；(3)真空熔炼。
1.8 NS3102应用概况与特殊要求 该合金在国外有成熟的使用经验，在国内已制成航天发动机零部件，通过试飞试验，在航空上也开始使用。
二、NS3102物理及化学性能
2.1 NS3102热性能
2.1.1 NS3102熔化温度范围 1370～1430℃。
2.1.2 NS3102热导率 见表2-1。
表2-1
|
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
λ/（W/（m·℃）） |
12.85 |
13.94 |
15.15 |
16.62 |
18.71 |
20.72 |
22.40 |
24.49 |
27.00 |
29.51 |
31.60 |
2.1.3 NS3102比热容 见图2-1。
2.1.4 NS3102线膨胀系数 见表2-2。
2.2 NS3102密度 ρ=8.43g/cm3。
2.3 NS3102电性能 电阻率见图2-2。
表2-2
|
θ/℃ |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
20～600 |
20～700 |
20～800 |
20～1000 |
|
α/10-6℃-1 |
12.35 |
12.75 |
13.10 |
13.55 |
14.50 |
15.15 |
15.70 |
16.20 |
2.4 NS3102磁性能 合金无磁性。
2.5 NS3102化学性能
2.5.1 NS3102抗氧化性能 在空气介质中试验100h的氧化速率见表2-3。
表2-3
|
θ/℃ |
800 |
900 |
1000 |
|
氧化速率/(g/m2·h) |
0.01865 |
0.05724 |
0.13718 |
三、NS3102力学性能
3.1 NS3102技术标准规定的性能 见表3-1。
表3-1
|
品种 |
θ/℃ |
拉伸性能 |
HBS |
弯曲试验 |
|||
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
φ/% |
||||
|
棒材 |
20 |
≥585 |
≥240 |
≥30 |
- |
134～217 |
- |
|
圆饼、环坯或环形件 |
20 |
≥520 |
≥205 |
≥35 |
- |
≥187 |
- |
|
热轧板 |
20 |
≥550 |
≥240 |
≥35 |
≥40 |
- |
- |
|
900 |
≥95 |
≥45 |
≥40 |
≥50 |
- |
- |
|
|
冷轧板 |
20 |
≥550 |
≥240 |
≥30 |
- |
- |
① |
|
900 |
≥90 |
≥40 |
≥60 |
- |
- |
- |
|
|
冷轧板 |
20 |
≥550 |
≥200 |
≥30 |
- |
- |
测试 |
|
带材 |
20 |
≥550 |
≥240 |
≥30 |
- |
- |
① |
|
丝材 |
20 |
实测 |
实测 |
实测 |
- |
HV≤151 |
冷顶锻合格 |
① 供应状态板材应进行室温弯曲试验，芯棒直径等于产品厚度乘以表3-2的弯曲系数，弯曲轴线应平行于轧制方向，弯曲180°以后，在放大20倍下检查，不得有裂纹存在。
表3-2
|
产品厚度/mm |
<0.25 |
0.25～1.30 |
>1.30～4.00 |
|
弯曲系数 |
双方协议 |
1 |
2 |
四、NS3102组织结构
4.1 NS3102相变温度
4.2 NS3102时间-温度-组织转变曲线
4.3 NS3102合金组织结构 合金在1120℃处理2h后，仅有TiN氮化物和Cr7C3型碳化物，在870℃经1500h长期时效后，组织中仍然是Cr7C3和TiN，说明合金的组织是稳定的。
五、NS3102工艺性能与要求
5.1 NS3102成形性能 合金具有良好的热加工性能，钢锭锻造加热温度为1110～1140℃；终锻温度不小于950℃，板坯轧制加热温度为1130～1170℃，精轧加热温度为1090～1130℃。成品固溶处理温度为1010～1050℃。
5.2 NS3102焊接性能 合金焊接性能良好，可用电弧焊、氩弧焊、电阻焊和钎焊等各种方法连接，大型或复杂的焊接结构件在熔焊后应在870℃退火1h，以消除焊接应力。
5.3 NS3102零件热处理工艺 零件的热处理工艺应按相应的材料标准的热处理制度进行。薄板和带材零件的退火处理应在保护气氛中进行。
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