K405合金的铸造工艺 K405合金的抗氧化性能

 K405合金概述

K405是一种镍基铸造高温合金，通过多种金属元素的综合强化而成。该合金具有较高的中、高温持久性能，尤其在零件性能与试样性能之间表现接近。其铸造性能良好，可以铸造成形状复杂的空心叶片。该合金中不含贵重金属元素，因此价格较为便宜。然而，当成分接近上限时，在850～950℃长期时效下有析出σ相的倾向，因此应严格控制合金成分。K405合金适用于950℃以下工作的燃气涡轮转子叶片和其他高温零件。

 材料牌号：K405(K5)

相近牌号

 材料的技术标准：HB 5156—1988 《K405合金锭》

化学成分：见表

K405化学成分
C	Cr	Ni	Co	W	Mo
0.10~0.18	9.5～11.0	余	9.5～10.5	4.5～5.2	3.5～4.2
Al	Ti	Fe	B	Zr	Mn
5.0~5.8	2.0～2.9	<0.5	0.015≈0.026	0.05≈0.10	<0.50
Si	P	S	Pb	Bi
<0.30	<0.02	<0.01	<0.0005	<0.0001

 

 

 热处理制度：合金在铸态下使用。

品种规格与供应状态：直径70～90mm的母合金锭，以铸态形式供应。

熔炼与铸造工艺：采用真空感应炉熔炼母合金，并通过真空感应炉重熔浇注熔模精铸零件和试样。

 应用概况与特殊要求：该合金已被用作涡桨发动机的I级空心涡轮叶片和I级涡轮工作叶片，并且已经投入航线使用。此外，它还被应用于其他高温工作零件。

物理及化学性能

 热性能

熔化温度范围：1290～1345°C

 热导率：见表

θ/°C	150	200	300	400	500	600	700	800	900	950
λ/(W/(m·C))	11.72	12.98	14.65	15.91	17.17	18.84	20.10	21.35	23.03	23.87

 密度：p=8.12g/cm³

 电性能

 磁性能

 化学性能

 抗氧化性能： 按照HB 5258—1983《钢及高温合金抗氧化性测定试验方法》，测得静态抗氧化性能如表所示。

t/h	25	50	75	100
氧化速率/(g/(m²·h)) 950℃	0.10	0.066	0.05	0.04
氧化速率/(g/(m²·h)) 1000℃	0.12	0.060	0.05	0.04
氧化速率/(g/(m²·h)) 1100℃	0.34	0.21	0.16	0.14

等级评定： 按照HB 5258—1983评定，该合金在1000℃以下属于完全抗氧化级，在1100℃属于抗氧化级。

机械性能

强度性能

硬度： 室温平均硬度HRC38。

 冲击性能： 室温平均冲击韧性axu=123kJ/m²。

 组织结构

相变温度

 时间-温度-组织转变曲线

 合金组织结构： 合金在铸态下的显微组织主要包括在Y固溶体上析出弥散的Y相，在晶界和枝晶间有占合金体积约2%的Y-Y'共晶相。此外，MC型碳化物呈块状或条状分布，在高温时效后，MC碳化物分解，析出M₂C₆和M₆C碳化物。合金中还含有少量的M₃B2硼化物。Y相是合金的主要强化相，占合金重量的57%～60%，MC碳化物约占1.2%。当合金成分接近上限时，在850℃时效200小时后，叶片的厚截面处可能会析出σ相。

工艺性能与要求

 成形性能： 该合金具有良好的铸造性能，可以采用熔模铸造法铸造成复杂的薄壁空心叶片。

 焊接性能

零件热处理工艺： 零件在铸态下使用。

 表面处理工艺： 叶片表面采用渗铝-硅涂层进行防护，渗层工艺为900°C，持续5小时。