镍基合金

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K500

K500合金合金K500是一种沉淀硬化的镍铜铝合金, 结合了400合金优异的耐腐蚀性能和更高强度和硬度,性能超越其他镍铜合金。添加了钛和铝元素,使K500的拉伸强度提升为400合金的两倍,屈服强度是400合金的三倍。这...

K500合金
 
合金K500是一种沉淀硬化的镍铜铝合金, 结合了400合金优异的耐腐蚀性能和更高强度和硬度,性能超越其他镍铜合金。添加了钛和铝元素,使K500的拉伸强度提升为400合金的两倍,屈服强度是400合金的三倍。这种高强度可以一直保持至649°C,而当温度低至-240°时,该材料仍具延展性和韧性。K500合金的另外一个优势是在低至-129°C的温度下保持无磁性质。因此,对于带电子设备或内含电子设备,视磁场为干扰因素的应用来说,K500是很理想的材料,例如井下设备。K500还具有火花电阻和优异的耐腐蚀性能,耐受多种化学元素及海事环境,例如盐,碱,酸,非氧化酸。
 
 
化学成分(按重量%)
 
镍 (最小值)   ………………63.0
铜………………………………27.0-33.0
铝………………………………2.50-3.15
碳(最大值)  ………………0.18
锰(最大值)  ………………1.5
锌(最大值)  ………………0.02
铅(最大值)  ………………0.006
硅(最大值)  ………………0.50
钴(最大值)  ………………0.25
钛(最大值)  ………………0.35-0.85
铁(最大值)  ………………2.00
硫(最大值)  ………………0.01
磷(最大值)  ………………0.02
 
 
 
物理性能
密度 8.434g/cm3
熔距  1315-1348°C
弹性模量,106 psi,拉力-26.0;扭力-9.5
热膨胀性质
\
(a) 测试前材料为退火态
(b) 之前做过的热处理对电阻有很大的影响,因为材料具有时效硬化的特性。上表的测试数据是退火态加少量时效硬化的材料在降温过程中的测试数据
(c) 电阻测试样件在室温下的电阻值为355.5 ohm/circ mil/ft
*推定数据
 
磁性
\
 
该材料一个非常实用的性质就是无磁性,即使在很低的温度下,依然保持无磁性。然而,在加工过程中使材料表面产生一层磁性膜也是可能出现的。热处理可能会选择性地氧化了铝和铜,使材料表面产生一层具有磁性的镍基膜。这个性质对于细的丝材和带材影响较大,因为他们的表面积占的比重更大。可以通过酸洗或浸亮工艺去除磁性膜,这样就能恢复材料的无磁性质了。K500兼具无磁性质,高强度,良好的耐腐蚀性能,因此广泛用于油井勘探设备和电子部件。
 
机械性能
机械性能标称值范围(a)
\
 
(a) 该范围由各种产品尺寸的数据集合而成,不适用于具体用途
(b) 材料为时效硬化状态,以获取最高值
 
 
热处理
退火处理可以用于加工后软化金属基体,也可以用于溶解时效硬化相质。虽然760°C-871°C这样的低温范围也能获取足够的软化效果,但是为了后续的时效硬化能达到最优效果,建议热加工产品的退火温度采用982°C,冷拉产品的退火温度采用1038°C。温度超过982°C时, 晶粒增长速度相当快,如果是需要细致的晶粒结构,就需要将高温的热处理时间控制到最短。
为得到最佳的时效反应和最大的软化结果,热处理后需要马上进行有效的水淬处理。未能立即进行水淬或者淬火速度很慢就会产生部分时效硬化相的沉淀,损害时效反应。水淬液体中加2%(按体积)的酒精可以减小氧化作用并方便酸洗处理。
 
为达到最高性能,推荐使用下面的时效硬化工艺
1. 软材料(140-180 Brinell, 75-90RB)
594°C-607°C保温6个小时,然后进行炉冷,按-9.5°C~ -3.9°C/小时的降温速度降至482°C。从482°C降至室温可以采用炉冷或者空冷,无需控制降温速率。这个工艺适用于锻造态,淬火和退火锻造,退火态,热轧条杆, 大直径冷拉棒料(直径大于1.5”)和软化回火的丝材和带材。
2. 中度冷作的材料(175-250Brinell,8-25RB)
593°C-607°C保温8个小时或更长时间,然后冷却至482°,降温速率不超过-9.5°C~ -3.9°C/小时。如果材料只经过了少量的冷作加工,保温时间长达16个小时,可获取更高的硬度。一般来说,初始硬度为175-200Brinell的材料保温时间都需要16个小时。接近250Brinell(25Rc)的材料保温8个小时可全面达到硬度。该工艺适用于冷拉条、杆、半硬状态的带材和冷镦材料。
3. 完全冷作的材料(260-325Brinell,25-35Rc)
527°C-538°C保温6个小时,然后冷却至482°C,降温速率不超过-9.5°C~ -3.9°C/小时。 如果材料初始硬度为接近硬度下限,通过保温8-10小时,可以获取更高的硬度。该工艺适用于弹性回火的带材,弹簧线材和重度冷作的工件,例如冷成型的小珠子。
注:冷却可以按100°F分步进行,每一步保温4-6小时.例如, 工艺1的热处理过程是1100°F保温16个小时+1000°F保温4-6小时+900°F保温4-6小时. 但是按照上述1.2.3的工艺流程做热处理通常得到性能更高的材料.
有些情况需要缩短热处理时间,为了降低成本或者为了获得一些中间性能. 很难一一确定具体的热处理时间.建议按材料的横截面规格投放试验件摸索热处理时间.
 
过度人工时效会降低材料性能, 并且后续进行的时效处理不能再提高材料性能. 为了加强过度人工时效的材料,必须进行固溶处理(1800-1900°F), 重新溶解时效硬化的成分, 然后重新时效处理.冷作加工带来的益处会被退火处理抵消.材料能够达到的最高强度和退火及时效状态有关.
 
时效硬化的材料可以达到最高硬度,但是重新热处理并不能改善材料性能.如果第一次热处理的冷却速度很快,在1050-800°F之间, 重新热处理可能会稍微提升材料性能.如果硬化后的材料采用1100°F以上的温度进行热处理, 然后冷却, 材料性能会有所下降. 硬化后的K500需要在800°F长时连续加热. 第一个月会缓慢出现老化作用,后面再继续加热也不会出现大的变化.
 
 
机加性能
K500的退火态、热加工态和淬火态比较适合重型机加。时效硬化的材料可以精加至接近的精度然后再次精加。推荐的工艺步骤是先加工至偏大的尺寸,然后时效硬化,然后修至规定尺寸。时效会产生一点材料永久性收缩(约为0.0002in/in)。
 
 
 
 
K500应用的行业:
化学处理行业
海事工程
石油天然气开采
 
用K500制造的零件:
离心泵
石油天然气开采设备零部件
传动轴
泵轴
弹簧
阀门及阀门部件
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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