铁钴钒合金Permendur钢管圆棒百度百科

一、材料定义与核心特征

钴基合金黑皮棒

本质：以钴（Co≥40%）为基体，添加铬（Cr）、钨（W）、钼（Mo）等元素的高温合金。

"黑皮"含义：指热轧或锻造后未经表面加工（如车削/磨光）的氧化皮状态，成本低于光亮棒材，适用于后续热加工场景。

关键标识：典型牌号包括Haynes 25(L605)、Stellite 6B等，需明确采购牌号以避免混淆。

Permendur合金（常误称"镍管"）

成分真相：实为 铁钴钒软磁合金（Fe-49%Co-2%V），不含镍（采购时需警惕命名误导）。

形态特性：可加工成管状，具有超高磁饱和强度（2.4T）和低矫顽力，专用于高效磁路系统。

牌号规范：国际通用名Permendur 49或ASTM A801标准，采购需确认符合IEC 60404-8-6等磁材标准。

二、核心化学成分解析

钴基合金黑皮棒：
Co+Cr(20-30%)+W(10-15%)+Ni(10-20%)+C(0.1-1.0%)
采购注意点：高铬含量保障抗氧化性，钨/钼提升高温蠕变强度，碳含量影响耐磨性。

Permendur合金管：
Fe(~49%) + Co(~49%) + V(~2%) + 微量元素（Mn, Si≤0.5%）
采购注意点：钒（V）抑制有序化转变，避免脆性；要求超低杂质（S/P<0.01%）以保证磁性能。

三、核心性能与采购选型依据

性能维度

钴基合金黑皮棒

Permendur合金管

高温性能

▶ 持续使用温度≥1000℃

▶ 居里点≈940℃，磁性能随温度衰减快

▶ 抗热疲劳性优异（涡轮部件关键指标）

力学性能

▶ 室温硬度≥HRC 30

▶ 退火态硬度≤HRB 90

▶ 高温强度＞镍基合金（870℃基准）

▶ 延展性佳（冷加工必备）

功能特性

▶ 耐熔融玻璃/金属腐蚀

▶ 磁饱和强度Bs=2.4T（硅钢3倍）

▶ 耐磨粒磨损

▶ 矫顽力Hc<160A/m（低磁损核心指标）

加工适配性

▶ 黑皮表面允许氧化层（后续加工余量≥1mm）

▶ 需控制冷轧变形率（影响磁导率）

四、典型应用场景（采购关联领域）

钴基黑皮棒：
▶ 航空发动机密封环（需高温耐磨）
▶ 玻璃工业熔融电极（抗腐蚀优先）
▶ 核电阀门阀杆（综合高温强度需求）

Permendur磁管：
▶ 高能物理磁极头（磁饱和强度决定设备上限）
▶ 超声换能器振子（低矫顽力=高能量转换效率）
▶ 航空航天传感器磁芯（轻量化管状结构优势）

五、采购技术核查清单

钴基合金棒材：

验证热轧工艺参数（影响晶粒度与后续锻造性能）

要求提供高温持久强度测试报告（如815℃/100h数据）

确认氧化皮厚度范围（避免局部超差影响车削）

Permendur磁管：

必须索取磁性能测试单（Bs、Hc、μmax 实测值）

核查退火工艺（氢气/真空退火避免碳污染）

管材壁厚公差±0.05mm（磁路均匀性关键）

六、供应链风险提示

钴价波动：钴占材料成本60%以上，采购需关注LME钴期货走势。

磁性能一致性：Permendur管材批次差异可能导致设备效率波动，建议每批抽检。

替代方案：高温场景可评估镍基合金（如Inconel 718），磁路场景考虑铁钴软磁合金（Hiperco®50）。

总结：采购决策需紧扣 "成分-性能-应用"三角关系：钴基棒材关注高温稳定性与表面工艺宽容度，Permendur管材聚焦磁性能实测数据与加工一致性。建议要求供应商提供第三方检测报告（如SGS材料成分分析），并在合同中明确性能违约条款。

钴基高温合金因其优异的高温强度、耐腐蚀性（特别是抗氧化和硫化）和抗热疲劳性能，在极端高温环境（如喷气发动机、燃气轮机、化工设备）中应用广泛。以下是上海商虎有色金属有限公司一些主要的钴基高温合金牌号，按铸造和变形两大类列出：

一、铸造钴基高温合金

这些合金通常用于制造形状复杂、承受极高温度的部件，如涡轮导向叶片。

Haynes X-40 (AMS 5380, ASTM A567):

成分：Co-25Cr-10Ni-7.5W-0.5C (wt%)

特点：经典的铸造合金，具有良好的铸造性能、中高温强度和优异的抗氧化性（至约980°C）。成本相对较低。

应用：涡轮导向叶片、喷嘴环、工业炉部件。

Haynes X-45 (AMS 5386):

成分：Co-25Cr-10Ni-7.5W-0.25C-0.2Zr (wt%)

特点：X-40的改进型，通过降低碳含量和添加锆，提高了长期高温组织稳定性和抗热疲劳性能。

应用：涡轮导向叶片、喷嘴环、高温紧固件。

Mar-M 509 (AMS 5389):

成分：Co-23Cr-10Ni-7W-3.5Ta-0.6C-0.2Zr (wt%)

特点：通过添加钽(Ta)进行碳化物强化，具有非常高的高温强度（尤其在760°C以上）和优异的抗热腐蚀性能。

应用：涡轮导向叶片（特别是要求更高强度的场合）。

Mar-M 302 (AMS 5388):

成分：Co-21.5Cr-10Ni-7.5W-3.5Ta-0.5C-0.2Zr (wt%) - 与Mar-M 509类似，具体成分可能有微小调整。

特点：与Mar-M 509性能相近，高温强度高。

应用：涡轮导向叶片。

FSX-414 (AMS 5378):

成分：Co-29.5Cr-10.5Ni-7W-0.25C (wt%)

特点：高铬含量带来极佳的抗氧化和抗热腐蚀性能，尤其在含硫环境中。强度和铸造性能略低于X-40。

应用：工业燃气轮机导向叶片、化工裂解管、高温阀门。

WI-52 (AMS 5390):

成分：Co-21Cr-11Ni-4W-2Ta-1.5Zr-0.45C (wt%)

特点：通过钽和锆强化，具有很高的高温蠕变强度。

应用：涡轮导向叶片。

二、变形（锻造/轧制）钴基高温合金

这些合金通常用于制造板材、棒材、线材、锻件等，应用于燃烧室、火焰筒等部件。

Haynes 25 / L-605 (AMS 5537, AMS 5759, UNS R30605):

成分：Co-20Cr-15W-10Ni-1.5Mn-0.1C (wt%)

特点：应用最广泛的变形钴基合金之一。在高达1095°C具有优异的抗氧化性，良好的成形性和焊接性，中等强度。通过冷加工可显著提高强度。

应用：喷气发动机燃烧室、火焰筒、尾喷管、燃气轮机过渡段、高温弹簧、紧固件、化工设备。

Haynes 188 (AMS 5608, UNS R30188):

成分：Co-22Cr-22Ni-14W-1.5Mn-0.9La-0.1C (wt%) - 添加了镧(La)改善氧化膜粘附性。

特点：在高温（980-1100°C）下具有极佳的抗氧化性、良好的抗热腐蚀性和优异的抗热疲劳性能。强度和蠕变性能优于Haynes 25。成形性和焊接性好。

应用：燃烧室衬套、火焰稳定器、加力燃烧室、高温热交换器、工业炉部件。

UMCo-50 (Haynes 150):

成分：Co-27Cr-5Fe-0.05C (wt%) - 基本不含镍和钨。

特点：高铬含量带来卓越的抗氧化性（至1150°C）和抗硫化性能。强度较低，但抗热疲劳和抗热冲击性能优异。焊接性好。

应用：工业炉辊、热处理夹具、辐射管、玻璃工业模具、化工设备。

S-816 (AMS 5790):

成分：Co-20Cr-20Ni-4Mo-4W-4Nb-4Fe-0.4C (wt%) - 成分复杂，多种元素强化。

特点：通过多种元素（Mo, W, Nb, C）的固溶和碳化物强化，在高温下（约760°C）具有很高的强度和蠕变强度。但加工性较差，焊接困难。

应用：高温紧固件、涡轮叶片（早期应用）、阀门。

MP35N / MP159 (UNS R30035):

成分：Co-35Ni-20Cr-10Mo (wt%) - 实际上是钴-镍-铬-钼合金，但常归类为钴基合金。

特点：通过冷加工和时效处理能达到极高强度（强度是普通不锈钢的3-4倍）和优异的耐腐蚀性（接近镍基合金C-276）。抗应力腐蚀开裂性能好。生物相容性良好。

应用：高强度紧固件、弹簧（如航空、医疗）、深海设备、医疗器械（人工关节、骨科植入物、心脏起搏器导线）、化工设备。

主要合金元素的作用

钴(Co): 基体，提供固溶强化基础，高温下保持面心立方(FCC)结构稳定，抗热疲劳性好。

铬(Cr): 提供抗氧化和抗热腐蚀性的关键元素（形成Cr₂O₃保护膜）。

钨(W): 主要的固溶强化元素，显著提高高温强度。

镍(Ni): 稳定奥氏体(FCC)结构，改善热加工性、焊接性和韧性。

碳(C): 形成碳化物（主要是M₇C₃, M₂₃C₆, MC），提供沉淀强化。含量需精确控制，过高损害韧性和焊接性。

钽(Ta), 铌(Nb): 形成稳定的MC型碳化物，提供高温强化，改善抗蠕变性。

锆(Zr): 晶界强化，改善抗蠕变和抗热疲劳性能。

镧(La): 改善氧化膜的粘附性，提高抗氧化剥落能力。

钼(Mo): 固溶强化，提高强度和耐腐蚀性（特别是还原性酸）。

主要应用领域

航空航天： 喷气发动机燃烧室、火焰筒、导向叶片、涡轮外环、尾喷管、加力燃烧室部件、高温紧固件、弹簧。

能源： 燃气轮机燃烧室、过渡段、导向叶片、热交换器管、工业炉辊、辐射管、热处理夹具。

化工与石化： 裂解炉管、阀门、泵轴、密封件（耐高温腐蚀环境）。

医疗： 人工关节（髋、膝）、骨科植入物、牙科器械、心脏起搏器导线（MP35N）。

玻璃工业： 模具、输送部件。

重要提示：

以上牌号是常见的代表，并非全部。合金牌号和具体成分会因生产厂家、标准（如AMS, ASTM, UNS）和应用需求而有细微差异。

选择具体牌号时，必须综合考虑工作温度、应力状态、环境（氧化、硫化、熔盐腐蚀等）、寿命要求、加工工艺性、成本等因素。

对于关键应用，务必查阅最新的合金数据手册和制造商提供的详细技术资料，以获得最准确的化学成分、物理性能、机械性能和加工指南。

希望这个列表能帮助你了解钴基高温合金的主要牌号及其特点！