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
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K405化学成分 |
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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 |
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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
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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
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。
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t/h |
25 |
50 |
75 |
100 |
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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。
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