K403合金铸造性能K403合金工艺要求

概述

K403是一种被广泛应用的镍基铸造高温合金，它通过多种金属元素的综合强化，具备优异的高温强度。在1000℃、100小时的持久强度可达150MPa，1000小时的持久强度可达94MPa。相较于其他性能相近的合金，K403的含钴量较低（5%），因此其价格较为经济实惠，但其中温塑性较低。当合金中的铬、铝、钛和钼含量接近上限时，在850℃长时间时效中可能出现σ相的析出。尽管其耐热腐蚀性能有所不足，但在高温长时间使用时，可采用保护涂层进行保护。该合金具有良好的铸造性能，能够铸造出形状复杂的精铸件，特别适用于制造1000℃以下工作的燃气涡轮导向叶片以及900℃以下工作的涡轮转子叶片等零件。

1.1 材料牌号 K403（K3）

1.2 相近牌号 KC6K（俄罗斯）

1.3 材料的技术标准 HB 5155-1996《K403合金锭》

1.4 化学成分

1.5 热处理制度 1210℃，4小时，空冷；合金也可铸态使用。

1.6 品种规格与供应状态 直径70～90mm的母合金锭，以铸态供应。

1.7 熔炼与铸造工艺 采用真空感应炉熔炼母合金，然后进行真空感应炉重熔，最终使用熔模精密铸造法制造零件和试样。

1.8 应用概况与特殊要求 K403合金广泛应用于导向叶片、涡轮转子叶片等多种发动机上，并投入航线使用。此外，该合金还被用于其他高温工作环境下的零部件。

2 物理及化学性能

2.1 热性能

2.1.1 熔化温度范围 1260～1338℃

2.2 密度 p=8.10 g/cm³

4 组织结构

4.1 相变温度

4.2 时间-温度-组织转变曲线

4.3 合金组织结构 在铸态下，K403合金的主要组成相包括：Y固溶体、Y相、Y-Y'共晶、MC碳化物。其中，Y相是合金的主要强化相，占合金重量的58%～59%。Y-Y'共晶相约占全体积的2%。标准热处理后，Y相的含量减少至约57%，Y-Y'共晶相的含量减少至约1%。此外，还会析出M₈C碳化物，其含量约占合金重量的0.9%。在850℃长时间时效过程中，MC碳化物会分解，同时Y'相会聚集和长大，导致γ-Y'共晶的减少。如果合金成分（特别是铬、铝、钛、钼）偏向上限，并且采用高的铸型温度浇注时，长时间时效中可能会析出σ相。

5 工艺性能与要求

5.1 成形性能 K403合金具有良好的铸造性能，可以通过熔模精铸法铸造出形状复杂的零件，其铸造收缩率约为2%。

5.2 焊接性能 可以使用真空钎焊或脉冲氩弧焊工艺进行焊接。

5.3 零件热处理工艺 对于表面未经加工的精铸件，应采用氩气保护热处理或真空热处理工艺。