K213(有时简写或误称为K13)是一种镍基铸造高温合金。它属于我国自主研发的合金系列,广泛应用于航空航天、燃气轮机等高温部件。
以下是关于K213材料的详细介绍:
中国牌号:K213。这是其最准确和标准的名称。
曾用/参考牌号:有时会看到 K13 的写法,这通常是对K213的简写或历史沿用,但正式标准中应为K213。它与前苏联的 ЖС6У 合金在成分和性能上非常相似,可以看作是同类材料。
类型:沉淀强化型等轴晶铸造高温合金。
其高性能源于精密的合金化设计,主要元素包括:
镍:基体元素,提供稳定的面心立方结构。
铬:提供优异的抗氧化和抗热腐蚀能力。
钨和钼:主要的固溶强化元素,有效提高合金的高温强度。
铝和钛:形成关键的强化相 γ'相。铝和钛的含量较高,能析出大量弥散分布的Ni₃Al型γ'相,这是合金在高温下保持高强度的核心。
碳:形成碳化物,强化晶界。
微量硼、锆:进一步净化并强化晶界,提高蠕变性能。
优异的高温强度:在 750~950℃ 的温度区间内具有很高的抗拉强度、持久强度和蠕变强度。其使用温度最高可达约1000℃。
良好的抗氧化和抗热腐蚀性能:较高的铬含量使其能够耐受高温燃气环境的氧化和硫化腐蚀。
较高的疲劳性能:在高温交变载荷下表现出良好的抗疲劳能力。
铸造工艺性:
主要通过精密铸造(如熔模铸造)成型,可直接铸造成形状复杂的空心涡轮叶片等部件。
其铸造性能尚可,但流动性不如某些低合金化高温合金。
焊接性较差,一般不作为焊接结构件使用,修复焊接也需要特殊工艺。
通常采用双重时效处理,例如:
1210℃ × 4小时,空冷 + 1050℃ × 4小时,空冷 + 850℃ × 16小时,空冷。
目的是使强化相γ'以最优化的大小和形态析出,达到强度与塑性的最佳匹配。
主要用于制造高温、高应力、但转动速度相对较低的关键部件,例如:
航空发动机:涡轮导向叶片、燃气涡轮的定子叶片。
燃气轮机:静止的喷嘴环、导向器叶片等热端部件。
某些航天器和工业用高温炉构件。
特性 | 描述 |
优点 | 高温强度极高,抗氧化腐蚀性好,综合性能在950℃以下的铸造高温合金中非常突出。 |
缺点 | 密度较大,塑性相对较低,对铸造缺陷敏感,焊接性差,成本高昂。 |
与K418B等对比 | K213的铝钛含量更高,γ'强化相数量更多,因此高温绝对强度通常优于K418B,但组织稳定性和抗冷热疲劳性能可能稍逊。它属于更“强硬”但略“脆”的一类铸造合金。 |
简单来说,K213是一种“为高温而生”的铸造合金,它以卓越的耐热强度和抗腐蚀能力为核心,专为承受极端高温静止或低周载荷的部件设计。 如果您看到“K13”的称呼,在绝大多数工程语境下,指的就是K213。