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卡本特Thermo-Span®高温合金化学成分物理性能机械性能
化学成份
碳—— 0.05% 最大 钴—— 28.00/30.00%
锰—— 0.50% 最大 钛—— 0.70/1.00%
硅—— 0.20/0.30% 铌—— 4.50/5.20%
磷—— 0.015% 最大 铝—— 0.30/0.60%
硫—— 0.015% 最大 铜—— 0.50% 最大
铬—— 5.00/6.00% 硼—— 0.01% 最大
镍—— 23.50/25.50% 铁—— 余量
简介说明
Thermo-Span®合金是沉淀硬化型的超合金钢，主要取其耐受高温条件下的低膨胀性能，使用的高温环境近似于常用的高温合金Inconel 718 (GH4169)。由于铬元素的加入，及对其他非金属杂质成分的合理控制，Thermo-Span® 比常用高温状态下控制膨胀合金钢CTX-1,CTX-3,CTX909在抗拉强度，蠕变强度及抗热疲劳强度等性能上有很大的提高，使Thermo-Span® 可以在更为苛刻的条件下使用，以适应现代航空发动机，燃气轮机的发展。另外由于Thermo-Span® 的固溶强化的热处理温度较CTX系列的合金要高，一道简单的固溶时效热处理后的再结晶态Thermo-Span® 合金就可以拥有良好的高温状态下强度性能，无需像CTX系列合金那样经过较为复杂的热处理工艺。
合金用途
取其耐受高温条件下的低膨胀性能，主要适用于飞机发动机的压缩机和废排气罩环，密封件或是相应的其他燃气轮机部件，同时用于蒸汽轮机叶片，测试仪器，弹簧，火箭喷射器，精密模具。相对CTX系列合金钢，Thermo-Span® 拥有更好的抗氧化腐蚀能力和热疲劳强度。
热疲劳强度及稳定性
常温条件下，Thermo-Span® 比CTX-909蠕变强度和延展性稍差，但在650ºC静止状态下，1500小时后依然保持常温条件下的延展性，而CTX-909有明显的延展性能下降；Thermo-Span® 蠕变强度只有2-7%下降，CTX-909下降12-23%。
抗腐蚀性能（含四种合金高温氧化&盐喷/盐雾条件下抗腐蚀能力对照表）
由于合理比例铬元素的加入及对非金属夹杂物成分比例的良好控制，卡本特Thermo-Span® 在高温条件下结合了通常的CTX系列合金钢的低膨胀系数和独有的良好抗腐蚀性能，并对高温高压下的氢脆有极好抵御能力。
测试环境：高温氧化：677ºC,100小时；盐喷/盐雾：3.5%氯化钠雾状环境，35ºC,200小时
合金牌号 |
高温氧化导致的增重（mg/dm2） |
盐雾条件下的表面腐蚀程度（%） |
Thermo-Span® |
36 |
15 |
CTX-909 |
158 |
102 |
Inconel 718 |
10 |
0 |
不锈钢410 |
8 |
88 |
物理性能（固溶时效后）
固溶时效方法：1094ºC固溶1个小时，空冷；加热到718ºC下时效8个小时，按照55ºC每小时的冷却速度炉冷到621ºC后，保持8个小时后空冷。
1. 比重：8.23
2. 居里点：320ºC
3. 密度：8226 kg/m3 (0.297 lb/in3)
4. 动态弹性模量
环境温度 |
模量值 |
||
ºC |
ºF |
MPa x 103 |
Psi x 106 |
24 |
75 |
189 |
27.4 |
160 |
320 |
184 |
26.7 |
316 |
600 |
179 |
26.0 |
482 |
900 |
172 |
24.9 |
649 |
1200 |
164 |
23.8 |
815 |
1500 |
156 |
22.6 |
982 |
1800 |
145 |
21.0 |
5. 平均热膨胀系数(材料变形大约的温度点321ºC/610ºF)
温度 |
膨胀系数 |
||
25ºC 到 |
77ºF 到 |
10-6/ºC |
10-6/ºF |
204 |
400 |
7.7 |
4.3 |
316 |
600 |
8.3 |
4.6 |
427 |
800 |
9.7 |
5.4 |
538 |
1000 |
11.0 |
6.1 |
649 |
1200 |
12.1 |
6.7 |
6. 导热性能
测试温度 |
热容值 |
热导率 |
|||
ºC |
ºF |
Wsgm-1•K-1 |
Btu/lb-1•F-1 |
Wm-1•K-1 |
Btu in Hr-1•Ft-2F-1 |
23 |
73 |
0.463 |
0.1107 |
11.3 |
78.2 |
202 |
400 |
0.518 |
0.1239 |
15.0 |
103.7 |
427 |
800 |
0.521 |
0.1245 |
18.1 |
125.8 |
652 |
1200 |
0.549 |
0.1312 |
22.1 |
153.2 |
705 |
1300 |
0.560 |
0.1338 |
23.2 |
160.9 |
热处理工艺
l 固溶：1094ºC保持1个小时，空冷
l 时效：加热到718ºC并保持8个小时，按照55ºC每小时的冷却速度炉冷到621ºC后，保持8个小时后空冷。
加工工艺
热作/锻造
工件在1010到1120ºC的均热条件下可以自由加工。
为了达到理想的晶粒组织结构，深度锻造建议在1038ºC以下的温度进行，同时工件可以在达到927ºC前继续进行热作加工；不建议在927ºC以下的更低的温度下进行热加工/锻造。在合理较低的温度下进行热加工，晶粒结构中会产生球状的镍-钴-钶弥撒型沉淀物，防止在后续的固溶处理中产生低于5级的粗晶。
机加
固溶或时效硬化状态下的Thermo-Span® 合金都可以进行机械加工，加工工艺几乎等同于Inconel 718 (GH 4169)。但是，固溶状态的Thermo-Span® 可以提供更好的加工速度和刀具寿命。
焊接/钎焊
焊接性能近似Inconel718 (GH4169)。
焊接部分或是受热影响的局部地区可能会出现轻微的机械强度和延展性损失。
由于Thermo-Span® 合金有较高的固溶温度（1094ºC），固溶处理后的Thermo-Span® 合金可以轻松进行钎焊处理，焊接的工件内部可以达到很好的强度和机械性能的一致性。
机械性能典型值（固溶时效处理后）
抗拉强度
测试温度 |
0.2% 屈服强度 |
极限拉伸强度 |
%伸长率 |
断面收缩率 |
|||
ºC |
ºF |
MPa |
Ksi |
MPa |
Ksi |
||
24 |
75 |
876 |
127 |
1227 |
178 |
16 |
32 |
260 |
500 |
841 |
122 |
1145 |
166 |
16 |
34 |
538 |
1000 |
807 |
117 |
1089 |
158 |
15 |
35 |
649 |
1200 |
814 |
118 |
1055 |
153 |
20 |
49 |
677 |
1250 |
745 |
108 |
904 |
131 |
19 |
35 |
705 |
1300 |
662 |
96 |
800 |
116 |
24 |
46 |
732 |
1350 |
579 |
84 |
678 |
98 |
25 |
50 |
760 |
1400 |
496 |
72 |
579 |
84 |
30 |
67 |
蠕变强度
测试温度 |
测试压力 |
蠕变发生时间 （小时） |
%伸长率 |
||
ºC |
ºF |
MPa |
Ksi |
||
测试样品 – 缺口断裂 (Kt=2) |
|||||
538 |
1000 |
827 |
120 |
512 |
--- |
980 |
--- |
||||
测试样品 – Combo (Kt=3.8) |
|||||
649 |
1200 |
510 |
74 |
800 |
17 |
1048 |
29 |
||||
可供尺寸
棒料/丝材/锻棒（可达Φ450mm以上）/带材
系列合金
Pyromet® CTX-1 (同Inconel 903), Pyromet® CTX-3(同Inconel 907), Pyromet® CTX-909( 同Inconel 909)
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