X5NiCrAITi 31-20

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X5NiCrAITi 31-20合金

文档编号：LM - X5NiCrAITi31-20 - 20251217
版本：V1.0
发布日期：2025年12月17日
编制单位：上海禄钧特种合金有限公司

一、产品概述

X5NiCrAlTi 31-20（德标1.4878）是一种低碳型奥氏体耐热合金，以镍、铬为核心合金化元素，辅以铝、钛形成强化相，具备优良的高温抗氧化性、稳定的高温力学性能及良好的组织稳定性，适用于700-900℃的氧化性或轻微还原性高温工况，可通过锻造、轧制、焊接等多种工艺加工成型，广泛应用于电力、冶金、石油化工等高温领域。

二、化学成分（质量分数，%）

元素
含量范围（质量分数，%）
作用说明
镍（Ni）
30.0-32.0
稳定奥氏体组织结构，提升高温韧性与蠕变抗力，为强化相形成提供基础
铬（Cr）
19.0-21.0
在表面形成致密稳定的Cr₂O₃氧化膜，显著提升高温抗氧化性与耐蚀性
铝（Al）
1.40-1.80
与钛协同析出γ'相（Ni₃(Al,Ti)），强化基体，同时辅助形成Al₂O₃氧化膜，增强抗氧化性
钛（Ti）
0.60-1.00
与铝配合形成γ'强化相，提升合金高温强度与蠕变性能，细化晶粒改善组织均匀性
碳（C）
≤0.08
低碳设计减少碳化物析出，降低晶间腐蚀风险，保证高温长期服役的组织稳定性
硅（Si）
≤1.00
辅助形成氧化膜，提升铸造与焊接性能，控制含量避免高温脆化
锰（Mn）
≤2.00
辅助稳定奥氏体组织，改善合金的塑性成型性
磷（P）
≤0.035
严格限制杂质元素，降低合金高温脆性与焊接裂纹敏感性
硫（S）
≤0.015
严格控制杂质，减少热加工过程中的裂纹风险，保证加工质量
铁（Fe）
余量
作为基体主要成分，平衡合金力学性能与成本，保证基本成型性能

三、核心物理与力学性能

1. 物理性能

性能指标
数值
密度
约7.90g/cm³
熔点
1380-1440℃
热导率（20℃）
约13.8W/(m·K)
电阻率（20℃）
约1.05μΩ·m
热膨胀系数（20-800℃）
约16.2×10⁻⁶/℃

2. 力学性能（固溶态）

性能指标
数值范围（固溶时效态）
抗拉强度
≥620MPa
屈服强度（Rp0.2）
≥280MPa
延伸率（A5）
≥35%
硬度（HB）
170-230HB
高温抗拉强度（700℃）
≥380MPa

四、关键特性

  • 高温抗氧化性优良：在700-900℃氧化性气氛中，可快速形成致密的Cr₂O₃与Al₂O₃复合氧化膜，氧化膜附着力强，长期服役不易剥落，有效保护基体免受氧化侵蚀。
  • 高温力学性能稳定：通过γ'相弥散强化，在650-850℃区间具备良好的高温强度与蠕变性能，1000小时/700℃/180MPa蠕变断裂强度≥140MPa，满足长期高温承力需求。
  • 组织稳定性高：低碳成分设计配合铝钛的精准配比，使合金在长期高温服役过程中，γ'相始终保持均匀细小的析出状态，不易聚集长大，保证性能长期可靠。
  • 加工焊接性能良好：奥氏体基体赋予优异的塑性与韧性，可顺利实现锻造、轧制、冲压等冷热加工；焊接适配TIG/MIG焊等方式，焊后经适当热处理可保证接头性能与基体匹配。

五、适用场景

  • 电力工业：大型电站锅炉的过热器管、再热器管、省煤器管，以及燃气轮机的高温静子部件、烟气轮机叶片等。
  • 冶金工业：热处理炉的炉底板、炉罐、加热元件支架，焙烧炉内衬，以及有色金属冶炼中的高温耐腐蚀构件。
  • 石油化工领域：高温裂解炉管、加氢反应器内件、催化重整装置的高温部件，可承受高温介质腐蚀与压力双重作用。
  • 机械制造领域：高温风机叶轮、高温阀门阀芯与阀座、工业窑炉的传动部件等高温工况构件。
  • 其他领域：玻璃熔窑的高温部件、垃圾焚烧发电设备的高温受热面构件等。

六、加工与焊接要点

  • 热加工：加热温度控制在1140-1190℃，确保合金完全奥氏体化；终锻/终轧温度不低于930℃，加工过程中采用均匀缓慢冷却方式，避免快速冷却产生内应力与组织缺陷。
  • 冷加工：固溶处理后可进行冷冲压、折弯、拉伸等冷加工，冷变形量超过30%时，建议进行中间退火处理（温度1040-1080℃，保温1-2小时后空冷），以恢复材料塑性，避免加工硬化过度。
  • 焊接：推荐选用ERNiCr-3焊丝，采用氩气保护焊接工艺；焊接前需彻底清理待焊区域的油污、氧化皮及杂质，焊接过程中控制热输入量，避免焊缝过热；焊后建议进行固溶时效处理（固溶1060-1100℃保温2-3小时空冷，时效680-720℃保温16-20小时空冷），确保焊接接头性能达标。
  • 热处理：标准热处理工艺为固溶+时效，固溶温度1060-1100℃，保温2-3小时后空冷，目的是溶解过剩相、细化晶粒；时效温度680-720℃，保温16-20小时后空冷，促进γ'相均匀析出，获得最佳高温力学性能。

七、产品形态与供应规格

1. 产品形态

板材、带材、管材、棒材、线材、锻件、法兰等。

2. 常规规格

  • 板材：厚度0.5-100mm，宽度1000-2000mm，长度可定制。
  • 管材：外径6-630mm，壁厚0.5-50mm，可定制无缝/焊接管。
  • 棒材：直径8-500mm，长度3000-6000mm，可按需求切割。

八、质量控制与认证

  • 原材料均经过严格的成分光谱分析、室温与高温力学性能测试、金相组织检验、高温抗氧化性测试等质量管控环节，符合德标DIN EN 10095标准要求。
  • 可提供EN 10204 3.1级材料质量证明、金相分析报告、焊接工艺评定报告（WPS）等全套认证文件，满足特种设备高温工况安全使用需求。

九、包装与储运

  • 产品表面采用防锈纸、塑料膜包裹，外层用钢带捆扎固定。
  • 存放于干燥、通风库房，避免潮湿、酸碱环境，远离尖锐硬物碰撞，防止表面损伤。
  • 运输过程中做好防潮、防挤压措施，确保产品质量不受影响。

产品优势

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加工平台

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物流包装

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