Incoloy A-286
一、IncoloyA-286概述
IncoloyA-286是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在650℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件，如涡轮盘、压力机盘、转子叶片和紧固件等。该合金可以生产各种形状的变形产品，如盘件、锻件、板、棒、丝和环形件等。
优质IncoloyA-286合金，是在IncoloyA-286合金基础上发展而来，只要是提高合金纯洁度，限制气体含量，控制低熔点元素含量，并调整热处理制度，从而使合金的热强性和长期使用性能提高。
1.1IncoloyA-286材料牌号IncoloyA-286
1.2IncoloyA-286相近牌号A286,UNSS66286(美国),ZbNCT25(法国),P.Q.A286(美国)
1.3IncoloyA-286材料的技术标准
GJB2611-1996《航空用高温合金冷拉棒材规范》
GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB3020-1997《航空用高温合金环坯规范》
GJB3065-1998《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB3167-1998《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GJB3317-1998《航空用高温合金热轧板规范》
GJB3782-1999《航空用高温合金锻制圆饼规范》
GB/T14996-1994《高温合金冷轧薄板》
Q/3B4071-1993《YZIncoloyA-286合金热轧棒材》
Q/6S1032-1992《高温紧固件用YZIncoloyA-286合金棒材》
1.4IncoloyA-286化学成分IncoloyA-286合金化学成分见表1-1，优质IncoloyA-286合金化学成分见表1-2。
表1-1%
|
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Fe |
V |
B |
Mn |
Al |
Si |
P |
S |
|
不大于 |
||||||||||||
|
≤0.08 |
13.5～16.0 |
24.0～27.0 |
1.00～1.50 |
1.75～2.30 |
余 |
0.10～0.50 |
0.001～0.010 |
1.00～2.00 |
0.04 |
1.00 |
0.030 |
0.020 |
注：1冷拉棒、圆饼和环坯标准规定ω(Ti)1.80%～2.35%。
2热轧和冷轧板标准规定，ω(B)0.003%～0.010%，ω(Mn)≤2.00%，ω(P)≤0.020%，ω(S)≤0.015%。
3冷拉焊丝标准规定，ω(Al)≤0.35%，ω(Ti)1.75%～2.35%，ω(Si)0.40%～1.00%，ω(P)≤0.020%，ω(S)≤0.015%。
4冷镦用丝材标准规定，ω(Ti)1.75%～2.35%，ω(Si)0.40%～1.00%，ω(P)≤0.025%，ω(S)≤0.020%。
5热轧和锻制棒材标准规定ω(Cu)≤0.25%。
表1-2%
|
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Fe |
V |
B |
Mn |
Al |
Si |
P |
S |
|||||||||||
|
不大于 |
|||||||||||||||||||||||
|
≤0.08 |
13.50～16.00 |
24.00～27.00 |
1.00～1.50 |
1.90～2.35 |
余 |
0.10～0.50 |
0.003～0.010 |
0.35 |
0.35 |
0.35 |
0.015 |
0.002 |
|||||||||||
|
Ca |
Mg |
Cu |
Sn |
Pb |
Se |
Ag |
Te |
Tl |
Bi |
N |
O |
||||||||||||
|
不大于 |
|||||||||||||||||||||||
|
0.005 |
0.005 |
0.30 |
0.0050 |
0.0005 |
0.0003 |
0.0005 |
05 |
0.0001 |
03 |
0.0100 |
0.0050 |
||||||||||||
注：微量元素Se、Te、Tl在确定分析方法前，报实测数据，不作为验收依据。
1.5IncoloyA-286热处理制度材料标准规定的IncoloyA-286热处理制度见表1-3；优质IncoloyA-286热处理制度为900℃?10℃，1～2h,油冷＋750℃?10℃，16h，空冷。
表1-3
|
材料品种 |
热处理制度 |
|
棒材、圆饼 |
980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，12～16h,空冷 |
|
热轧板、冷轧板 |
980～1000℃，空冷＋700～720℃，12～16h，空冷 |
|
冷拉棒 |
980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷 |
|
环件毛坯 |
980～990℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷 |
|
冷镦用冷拉丝 |
980～1000℃，水冷或油冷＋700～720℃，16h,空冷 |
注:冷拉棒和冷拉丝标准规定，性能检验不合格时，可以不大于760℃时效16h，合格后交货。
1.6IncoloyA-286品种规格和供应状态可以供应各种规格的棒材、板材、丝材、盘件和环件。棒材、圆饼和环坯不经热处理交货；热轧板和冷轧板固溶和酸洗后交货；冷拉棒材于固溶＋酸洗状态交货；冷镦丝可于固溶＋酸洗盘状、或固溶＋酸洗直条状、或固溶直条状磨光和冷拉等几种状态交货；冷拉焊丝于冷拉状态、或固溶＋酸洗、或半硬状态交货。
1.7IncoloyA-286熔炼和铸造工艺IncoloyA-286合金可采用非真空感应＋电渣，电弧炉＋电渣和电弧炉＋真空电弧以及真空感应＋真空电弧等工艺熔炼。优质IncoloyA-286合金可采用真空感应＋真空电弧工艺熔炼。
1.8IncoloyA-286应用概况与特殊要求在航空上主要用于在650℃以下工作的发动机压气机盘、涡轮盘、承力环、机匣、轴类、紧固件和板材焊接承力件等。在国内该合金已在航空上获得较为广泛的应用。优质IncoloyA-286合金用作航空发动机压气机叶片及高温紧固件等。
二、IncoloyA-286物理及化学性能
2.1IncoloyA-286热性能
2.1.1IncoloyA-286熔化温度范围1364-1424℃[1]。
2.1.2IncoloyA-286热导率见表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m?C）） |
14.2 |
15.9 |
17.2 |
18.8 |
20.5 |
22.2 |
23.9 |
25.5 |
27.6 |
2.1.3IncoloyA-286线膨胀系数IncoloyA-286线膨胀系数见表2-2；优质IncoloyA-286线膨胀系数见表2-3
表2-2[1]
|
θ/℃ |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
20～600 |
20～700 |
20～800 |
20～900 |
|
α/10-6C-1 |
15.37 |
16.09 |
16.31 |
16.84 |
17.58 |
18.06 |
18.74 |
19.62 |
20.45 |
表2-3[2]
|
θ/℃ |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
20～600 |
20～700 |
20～800 |
20～850 |
|
α/10-6C-1 |
15.7 |
16.0 |
16.5 |
16.8 |
17.3 |
17.5 |
17.9 |
19.1 |
19.7 |
2.2IncoloyA-286密度IncoloyA-286:ρ=7.93g/cm3[1]；优质IncoloyA-286:ρ=7.99g/cm3[2]。
2.3IncoloyA-286电性能电阻率见表2-4
2.4IncoloyA-286磁性能
2.5IncoloyA-286化学性能
2.5.1IncoloyA-286抗氧化性能合金在空气介质中试验100～300h后的氧化速率见表2-5。
表2-4[1]
|
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
ρ/(10-6Ω?m) |
0.914 |
0.985 |
1.018 |
1.074 |
1.119 |
1.135 |
1.165 |
1.192 |
1.213 |
1.225 |
表2-5[1]
|
θ/℃ |
氧化速率/(g/(m2?h)) |
||
|
100h |
200h |
300h |
|
|
650 |
0.00417 |
0.00276 |
0.00234 |
|
750 |
0.03250 |
0.07216 |
0.08322 |
|
850 |
0.00630 |
0.12386 |
0.09672 |
三、IncoloyA-286力学性能
技术标准规定的性能IncoloyA-286合金见表3-1；优质IncoloyA-286合金见表3-2
表3-1
|
品种 |
室温性能 |
θ/℃ |
拉伸性能 |
持久性能 |
|||||||||
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
φ/% |
aKU/（kJ/m2） |
HBS |
σb/MPa |
δ5/% |
φ/% |
σ/MPa |
t/h |
δ5/% |
||
|
不小于 |
不小于 |
||||||||||||
|
轧棒
锻棒 |
930 |
- |
20 |
40 |
- |
255～321 |
550 |
785 |
16 |
28 |
588 |
100 |
- |
|
650 |
735 |
15 |
20 |
392 |
100 |
- |
|||||||
|
冷拉棒① |
900 |
590 |
15 |
20 |
- |
248～341 |
650 |
- |
- |
- |
451
（392） |
23
（100） |
5
（3） |
|
热轧板② |
885 |
- |
20 |
- |
- |
- |
650 |
735 |
15 |
- |
- |
- |
- |
|
550 |
785 |
16 |
- |
- |
- |
- |
|||||||
|
冷轧板② |
885 |
- |
20 |
- |
- |
- |
650 |
735 |
15 |
- |
392 |
100 |
实测 |
|
550 |
785 |
16 |
- |
588 |
100 |
实测 |
|||||||
|
圆饼 |
930 |
620 |
20 |
40 |
290 |
255～321 |
650 |
735 |
15 |
20 |
392 |
100 |
- |
|
环坯 |
930 |
620 |
20 |
30 |
290 |
255～321 |
650 |
735 |
15 |
- |
392 |
100 |
- |
|
冷镦
用丝① |
900（930）③ |
590
- |
15
（18） |
20
（40） |
-
- |
248～341
（HV260～360） |
650 |
- |
- |
|
451
（392） |
23
（100） |
5
- |
①冷拉棒和冷镦用丝材，固溶状态硬度不大于HBS202(HV194)。
②板材的高温拉伸和持久试验只作一个温度，如合同中未注明时按650℃进行试验。
③如需方要求，可按括号内指标进行检验。
四、IncoloyA-286组织结构
4.1相变温度
4.2时间-温度-组织转变曲线IncoloyA-286合金中η-Ni3Ti相的析出动力学曲线见图4-1。
4.3合金组织结构IncoloyA-286合金在标准热处理状态下，在γ基体上有球状均匀弥散分布的Ni3（Ti，Al）型γ′相以及TiN,TiC，晶界有微量M3B2，晶界附近可能有少量η相和L相。合金硅、硫含量较高时，会有G相、Y相在晶界析出。长期时效或使用后是否有σ相析出，与合金成分有关。近年来采用相分析
计算方法提出了如下简化公式：
ΔNv′=Ni－3Ti－3.5Al－1.7Si－0.9Cr－4.7[1]
注：元素符号表示该元素在合金中的重量百分比。当ΔNV′>0
时，无σ相析出。
γ′相的溶解温度为830～850℃，开始析出温度在650℃左右，700～730℃析出最多。标准热处理后γ′相数量约为合金重量的2%～3%，直径约10～20nm，其化学组成近似(Ni0.93Fe0.04Cr0.03)2.73(Ti0.83Al0.17)。550～650℃长期时效后，γ′相数量稍微增加，尺寸略微长大。当合金中ω(Al)>0.4%时，就有可能出现胞状γ′相。
TiC,TiN的数量约占合金重量的0.25%，基本上不参与合金热处理过程的组织转变。TiC在1180℃以上才开始溶解，TiN则更不易溶解。
η相形成的温度区间约在700～900℃之间，析出温度与合金Ti含量相关。
M3B2相在1040～1080℃固溶时已大量溶解，至1180～1210℃可完全溶解，M3B2在650℃时效已有析出。
L相在950～990℃之间股溶蚀溶解，析出峰在850℃左右。G相在982℃以上开始溶解，至1120℃可完全溶解，析出峰在850℃左右。σ相析出温度在650～900℃之间，析出峰在750～850℃左右。G、σ和η相的出现对合金性能起损害作用。
五、IncoloyA-286工艺性能与要求
5.1成型性能
5.1.1IncoloyA-286合金的工艺塑性图见图5-1，再结晶图见图5-2。
5.1.2合金锻造开坯加热温度1080～1140℃，终锻温度高于900℃。水压机开坯时加热温度1110℃，停压温度高于950℃；模锻开压温度为1100℃，停压温度高于930℃。环件轧制加热温度1130～1150℃，终轧温度高于900℃。棒材及型材轧制温度1080～1140℃，终轧温度高于900℃。
5.2焊接性能合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、点焊、缝焊紧进行焊接。合金于固溶状态进行焊接，焊后进行时效处理。
5.2.1手工和自动钨极对接氩弧焊规范见表5-1。推荐采用HGH113焊丝和较小的焊接能量输入。
5.2.2自动钨极脉冲氩弧焊对焊规范见表5-2。
5.2.3缝焊规范见表5-3。
5.2.4焊后进行时效处理的氩弧焊对接接头的强度系数大于90%。
表5-1[8]
|
焊接方法 |
厚度/mm |
焊丝 |
电流/A |
电压/V |
焊接速度/(m/min) |
送丝速度/(m/min) |
氩气流量/(L/min) |
背面气体流量/(L/min) |
钨极直接/mm |
焊嘴直径/mm |
|
|
牌号 |
直径/mm |
||||||||||
|
手工氩弧焊 |
1.5＋1.5 |
HIncoloyA-286 |
1.6 |
70～90 |
8～10 |
- |
- |
6～8 |
- |
1.6 |
8 |
|
2.0＋2.0 |
90～100 |
||||||||||
|
自动氩弧焊 |
1.5＋1.5 |
HIncoloyA-286
HGH1140
HGH113 |
1.6 |
95～100 |
7～8 |
0.25～0.32 |
0.32 |
5～8 |
2～3 |
3.0 |
18 |
|
2.0＋2.0 |
130 |
||||||||||
表5-2[8]
|
厚度/mm |
焊丝 |
电压/V |
脉冲电流/A |
维弧电流/A |
脉冲幅比 |
脉冲宽比 |
脉冲频率/Hz |
焊接速度/(m/min) |
送丝速度/(m/min) |
|
|
牌号 |
直径/mm |
|||||||||
|
0.8 |
不加丝 |
- |
8.5 |
50 |
13 |
4 |
3 |
5 |
0.3 |
- |
|
0.8 |
HSG-1 |
1.0 |
8.5～9.0 |
60 |
15 |
4 |
2 |
5 |
0.27 |
0.165 |
|
1.5 |
HSG-1 |
1.0 |
8.5～9.0 |
100 |
28 |
3.5 |
2 |
3 |
0.23 |
0.2 |
|
2.0 |
HSG-1 |
1.0 |
9～10 |
130 |
26 |
5 |
2 |
3 |
0.2 |
0.25 |
表5-3[8]
|
厚度/mm |
滚盘宽/mm |
电源/A |
焊接时间/s |
休止时间/s |
焊接速度/(m/min) |
电极压力/N |
|
|
上 |
下 |
||||||
|
1.5＋1.5 |
5.5 |
6.0 |
8300～9500 |
0.16～0.18 |
0.16～0.18 |
0.36 |
7650～8335 |
|
2.0＋2.0 |
10000～12000 |
0.18～0.22 |
0.24～0.28 |
0.36 |
8335～9805 |
||
5.3零件热处理工艺固溶温度980～1000℃，根据零件截面厚度温度保温不同时间后进行空冷、油冷或水冷后，再在700～720℃时效12～16h后空冷。优质IncoloyA-286合金制零件的热处理工艺为：固溶900℃?10℃，1～2h，油冷＋时效750℃?10℃，16h，空冷。
5.4表面处理工艺在高温下工作的零件可采用W-2珐琅涂层涂层进行有效的保护。
产品形态：
|
库存材料牌号 |
||||||
|
Nitronic 60 |
1.4313 |
SUH600 |
SUS347 |
GH3030 |
CK10 |
50CrV4 |
|
UNS S21800 |
1.4125 |
SUH616 |
SUS416 |
GH3044 |
CK45 |
41CrAlMo7-10 |
|
Nitronic 50 |
1.4112 |
SUS301 |
SUS420J1 |
Hastelloy C-276 |
1.1191 |
41NiCrMo7-3-2 |
|
S20910 |
1.4122 |
SUS303 |
SUS420J2 |
Inconel 600 |
1.6523 |
20NiCrMo2 |
|
UNS S20910 |
1.4568 |
SUS304 |
SUS430 |
1.4529 |
17CrNiMo6 |
9SMnPb28 |
|
XM-19 |
1.4509 |
SUS302 |
SUS430F |
UNS N08367 |
40NiCrMo2 |
S250Pb |
|
1.4462 |
1.4315 |
SUS304Cu |
SUS431 |
UNS N08926 |
15NiCr13 |
SAE1215 |
|
1.4057 |
1.4319 |
SUS316Ti |
SUS440A |
Monel 400 |
1.5752 |
1.0718 |
|
EN1.4460 |
1.4571 |
SUS304L |
SUS440B |
Incoloy 825 |
1.7131 |
11SMnPb28 |
|
1.4542 |
1.4547 |
SUS304N1 |
SUS440C |
Nimonoc80A |
1.7139 |
11SMn30 |
|
SUS630 |
316L |
SUS304N2 |
SUS440F |
GH536 |
16MnCr5 |
1.0715 |
|
s17400 H1025 |
304N |
SUS309S |
SUS444 |
UNS S31254 |
16mncrs5 |
9SMn28 |
|
17-4PH |
304 |
SUS310S |
SUS630 |
GH3128 |
1.7147 |
12L14 |
|
UNS S66286 |
316Ti |
SUS314 |
SUS631 |
Alloy 59 |
EN 1.6580 |
9SMnPb36 |
|
SUH660 |
S31254 |
SUS316 |
GH2132 |
Alloy 31 |
1.6582 |
1.0737 |
|
A286 |
254 SMO |
SUS316L |
IncoloyA-286 |
Alloy 602CA |
25CrMo4 |
S300Pb |
|
15-7mo PH |
F44 |
SUS316LN |
Incoloy 800H |
Alloy 601 |
1.7225 |
C17200 |
|
1.4305 |
S31803 |
SUS316N |
Inconel718 |
VDM Alloy 601 |
1.8159 |
2.1247 |
|
1.4404 |
F51 |
SUS317 |
GH3536 |
VDM Alloy 31 |
1.8509 |
2.1285 |
|
1.4301 |
2205 |
SUS321 |
Hastelloy X |
VDM Alloy 59 |
1.6563 |
1.4310 |
|
EN 1.4310 |
1.4529 |
SUS329 |
Inconel 625 |
34crnimo6 |
20MnCr5 |
X-750 |
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1.4418 |
SUH 660 |
SUS329J3L |
Monle K-500 |
30crnimo8 |
42CrMo4 |
25Cr2ni4WA |
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上海隆继集团金属制品有限公司（圆钢较多） |
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