超级不锈钢镍基合金材料的介绍-AL-601
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简介
Allegheny Ludlum公司生产的AL601合金(UNS N06601)是一种用于高温和耐腐蚀两种环境的镍--铬--铁合金,与AL600合金(UNS N06600)相比,AL601合金增加了Cr和A1的含量,这两种元素的增加使该合金具有优异的抗高温氧化性能。AL-601合金在含C和S的高温环境中具有很好的耐蚀性能,同时在水溶液中也有很好的耐蚀性能。 AL601合金被用于大气环境下的加热和化学过程设备中,用于发动机,污染控制设备和热处理设备。 AL601合金的锻造,机加工,焊接性能与稳定的奥氏体不锈钢相类似。 产品形式
Allegheny Ludlum公司生产的AL601合金以板,薄板和带的形式供货,所有产品以退火态或固溶态供货。技术文件 AL601合金所涉及的技术文件列于表1
AL601合金典型化学成份列于表2
物理性能
密度 8.05g/cm 导磁性 1.02 比热 (0-100℃)460J/kg .K AL601合金的热膨胀系数列于表3
AL601合金的弹性模量列于表4
抗高温氧化性能
AL601合金具有优异的抗高温氧化和抗起皮性能。图1显示了该合金在1090℃保温15分钟后在5分钟内冷却到室温的苛刻交替循环试验数据。试验数据表明,在此循环氧化条件下,AL601合金的失重极小,即该合金的高温氧化膜稳定且保护性能很好。为了显示AL601合金在此种试验环境中的优势,图1中还包括了其他具有优良高温抗氧化性能材料如:镍基的 22Cr,18.5Fe,9Mo,1.5Co,0.6W; 50Ni,50Cr; INCONEL702合金的试验数据。 AL601合金的高温抗氧化性能明显超过了具有优良耐高温氧化的702合金。 ![]() 图1 循环氧化数据:在1093℃加热15分钟,在5分钟内冷至室温。 在循环氧化试验中AL601合金比309,310,330型合金的抗氧化性更好,试验结果示于图2。 ![]() 循环时间 小时
图2 循环氧化试验结果 试验室试验数据进一步表明,采用钨极气体保护焊的焊接接头在1093℃具有与母材相同的抗高温氧化性能。AL601合金在高温下具有生成粘附力强的高温氧化膜的能力,这层膜的关键是能在金属表面形成一种均匀的,能渗透到氧化物内部的网状组织。在1093℃静态试验中,在暴露100小时后,这个网状组织的深度为0.002英时,在1000小时试验后,该网状组织是稳定的,保护性氧化物的厚度和结构没有变化。 1093℃循环氧化试验也被用来检验合金氧化膜的抗弯曲性能。在1093℃暴露1000小时后,AL601薄带试样(0.050×0.75×3英时)弯曲后仅产生了中等程度的破坏,而AL600合金试样上的氧化膜完全被分离。 AL601合金为高Ni合金,在硫化条件件下将被腐蚀并生成硫化物。 耐蚀性能
AL601合金的高Ni含量使其可以耐中等水平的还原性介质的腐蚀。高Ni含量还使该合金显示出优良的抗氯化物应力腐蚀的能力。同时,AL601合金所含的Cr量也使它具有抗弱氧化性介质腐蚀的能力。 AL601合金对大多数中性或碱性溶液均具有优异的耐蚀性能。 力学性能
AL601合金在室温和高温条件下均具有优良的力学性能。AL601合金在1149℃固溶处理对材料力学性能的影响小于在982℃退火处理对力学性能的影响。 短时间高温拉伸性能
退火的AL601合金的短时间高温拉伸性能列于表5中。
应力蠕变
与309,310和330型奥氏体不锈钢相比,AL601合金在固溶处理后具有优良的应力蠕变性能。 ![]() 温度0F 图3 应力蠕变曲线,1000小时。 冷成型 AL601合金具有优良的冷成型性能,高Ni含量阻止了成型期间奥氏体向马氏体的转变,这种转变可以在301或304不锈钢冷成型时发生。 AL601合金的冷加工硬化率低于301或304不锈钢,在多次冲压变形操作中,在中间退火前允许较大的变形量。 如果对AL601合金进行固溶处理以获得好的高温性能,AL601合金将产生相当大的晶粒尺寸。偏平板产品表面粗糙,呈现“桔皮”特征,这种由于大晶粒而造成的表面形态一般不作为材料性能的检测项目。 焊接 AL601合金可以用常规不锈钢的标准电阻焊和熔化焊的焊接方式进行焊接。很多种焊条和焊丝,包括匹配的焊丝都可用于AL601合金或AL601合金与其他材料之间的焊接。 INCO—WELD A或182 E焊条用于手工焊,INCONEL 82或相匹配的焊丝用于金属极气体保护焊或钨极气体保护焊。应根据焊接件所处的工作环境选择最佳匹配的焊接材料。元素铝是生成致密的,附着力强的氧化膜的重要元素,这层氧化膜仅能用砂轮打磨消除,因此,惰性气体保护是重要的。 热处理 AL601合金不能通过中温处理提高强度,仅可通过冷加工硬化提高强度。 与其他的镍基合金一样,AL601合金热处理前应进行清洁,热处理环境必须为低硫环境。冷加工后退火处理可软化材料。材料在871℃开始软化,软化可在约1149℃进行,在约1010℃时,晶粒迅速长大。在约540℃的低温应用中,应进行低温退火处理,对于高于540℃的高温应用时,较高的蠕变强度来自1149℃温度范围内固溶处理所产生的大晶粒组织。AL601合金缓冷产品的硬度与水淬处理的硬度大致相同。当AL601合金在水溶液环境中应用时,应采用水淬处理以避免敏化。 |