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K405是一種鎳基鑄造高溫合金，通過多種金屬元素的綜合強化而成。該合金具有較高的中、高溫持久性能，尤其在零件性能與試樣性能之間表現接近。其鑄造性能良好，可以鑄造成形狀復雜的空心葉片。該合金中不含貴重金屬元素，因此價格較為便宜。然而，當成分接近上限時，在850～950℃長期時效下有析出σ相的傾向，因此應嚴格控制合金成分。K405合金適用于950℃以下工作的燃氣渦輪轉子葉片和其他高溫零件。
材料牌號：K405(K5)
相近牌號
材料的技術標準：HB 5156—1988 《K405合金錠》
化學成分：見表
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K405化學成分 |
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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 |
|
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<0.30 |
<0.02 |
<0.01 |
<0.0005 |
<0.0001 |
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熱處理制度：合金在鑄態下使用。
品種規格與供應狀態：直徑70～90mm的母合金錠，以鑄態形式供應。
熔煉與鑄造工藝：采用真空感應爐熔煉母合金，并通過真空感應爐重熔澆注熔模精鑄零件和試樣。
應用概況與特殊要求：該合金已被用作渦槳發動機的I級空心渦輪葉片和I級渦輪工作葉片，并且已經投入航線使用。此外，它還被應用于其他高溫工作零件。
物理及化學性能
熱性能
熔化溫度范圍：1290～1345°C
熱導率：見表
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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
電性能
磁性能
化學性能
抗氧化性能： 按照HB 5258—1983《鋼及高溫合金抗氧化性測定試驗方法》，測得靜態抗氧化性能如表所示。
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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 |
等級評定： 按照HB 5258—1983評定，該合金在1000℃以下屬于完全抗氧化級，在1100℃屬于抗氧化級。
機械性能
強度性能
硬度： 室溫平均硬度HRC38。
沖擊性能： 室溫平均沖擊韌性axu=123kJ/m²。
組織結構
相變溫度
時間-溫度-組織轉變曲線
合金組織結構： 合金在鑄態下的顯微組織主要包括在Y固溶體上析出彌散的Y相，在晶界和枝晶間有占合金體積約2%的Y-Y'共晶相。此外，MC型碳化物呈塊狀或條狀分布，在高溫時效后，MC碳化物分解，析出M?C?和M?C碳化物。合金中還含有少量的M?B2硼化物。Y相是合金的主要強化相，占合金重量的57%～60%，MC碳化物約占1.2%。當合金成分接近上限時，在850℃時效200小時后，葉片的厚截面處可能會析出σ相。
工藝性能與要求
成形性能： 該合金具有良好的鑄造性能，可以采用熔模鑄造法鑄造成復雜的薄壁空心葉片。
焊接性能
零件熱處理工藝： 零件在鑄態下使用。
表面處理工藝： 葉片表面采用滲鋁-硅涂層進行防護，滲層工藝為900°C，持續5小時。
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