
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℃以下工作的航空发动机高温承力部件,如涡、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-28金,是在IncoloyA-28金基础上发展而来,只要是提高合金纯洁度,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使用性能提高。 
1.1IncoloyA-286材料牌号IncoloyA-286 
1.2IncoloyA-286相近牌号A286,UNSS66286(),ZbNCT25(法国),P.Q.A286() 
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-28金热轧棒材》 
Q/6S1032-1992《高温紧固件用YZIncoloyA-28金棒材》 
1.4IncoloyA-286化学成分IncoloyA-28金化学成分见表1-1,优质IncoloyA-28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-28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-28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、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-28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-28金见表3-1;优质IncoloyA-28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-28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-28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、含量较高时,会有G相、Y相在晶界析出。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℃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*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*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-28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-28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。 
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