Alloy 188（钴镍铬钨合金）百科

该合金是一种钴基固溶强化型高温合金，以其出色的高温强度和卓越的抗氧化性能而著称。

Alloy 188 高性能高温合金百科参数

概述
Alloy 188 是一种由 Haynes International 公司开发的钴镍铬钨合金。它主要通过碳化物和固溶强化，在高达1095°C（2000°F）的温度下仍能保持优异的强度和良好的抗氧化性。此外，它还具有良好的成型、焊接等加工性能，被广泛应用于航空航天、石油化工及工业热处理领域。

1. 化学成分（典型重量百分比）

Alloy 188 的成分设计旨在平衡高温强度与耐腐蚀性能，主要元素如下：

钴 （Co）： 余量 （约39-41%）

镍 （Ni）： 20.0 - 24.0%

铬 （Cr）： 21.0 - 23.0% （提供抗氧化和耐腐蚀性）

钨 （W）： 13.0 - 15.0% （固溶强化元素）

铁 （Fe）： ≤ 3.0%

镧 （La）： 0.02 - 0.12% （微量添加以显著改善抗氧化性）

碳 （C）： 0.05 - 0.15%

硅 （Si）： 0.20 - 0.50%

锰 （Mn）： ≤ 1.25%

磷 （P）： ≤ 0.020%

硫 （S）： ≤ 0.015%

硼 （B）： ≤ 0.015%

2. 物理性能

密度： 9.13 g/cm³ （0.330 lb/in³）

熔点范围： 1300°C 至 1430°C （2370°F 至 2600°F）

居里温度： 约 -196°C （-320°F），表明其在室温及高温下均为非磁性材料。

比热容 （20°C）： 0.444 J/g-°C

热导率：

室温： 10.9 W/m-K

1000°C： 25.3 W/m-K

电阻率 （室温）： 0.99 μΩ-m

3. 力学性能

Alloy 188 在高温下表现出极高的强度和良好的塑性。

典型室温拉伸性能（固溶退火态）：

抗拉强度： ≥ 965 MPa （140 ksi）

屈服强度 （0.2%）： ≥ 485 MPa （70 ksi）

延伸率： ≥ 45%

高温拉伸强度（典型值）：

在 815°C （1500°F）：抗拉强度约为 585 MPa

在 980°C （1800°F）：抗拉强度约为 315 MPa

持久强度（蠕变断裂）：

在 980°C （1800°F） 下，100小时断裂应力约为 90 MPa

弹性模量：

室温拉伸弹性模量： 234 GPa （34 x 10³ ksi）

4. 制造与热处理工艺

热处理：

固溶热处理： 通常加热至 1175°C 至 1230°C （2150°F 至 2250°F），随后快速水淬或快速冷却，以获得最佳的耐腐蚀性和高温塑性。合金通常以固溶退火状态供应。

去应力处理： 对于冷加工后的零件，可在 800°C （1475°F） 左右进行去应力退火，但需注意这可能影响材料的力学性能。

热加工：

热加工温度范围通常控制在 980°C 至 1205°C （1800°F 至 2200°F）。建议在加热炉中均匀预热，加工后根据需要进行快速冷却。

冷加工：

Alloy 188 具有较好的延展性，便于进行冷轧、冷拔等成型操作。但由于其高强度，需要比不锈钢更大的设备功率。中间退火可能需要多次进行以消除加工硬化。

焊接：

具有优异的焊接特性，可采用氩弧焊（TIG）、金属极惰性气体保护焊（MIG）、等离子弧焊（PAW）和电阻焊等方法。

通常使用同质填充金属（如ERNiCrCoMo-1，对应Alloy 188焊丝）进行焊接。焊后通常无需进行热处理，但若在苛刻腐蚀环境下使用，建议进行焊后退火。

5. 抗氧化与耐腐蚀性能

抗氧化性： 由于含有较高比例的铬和镧元素的微量添加，Alloy 188 在高温循环氧化条件下表现极为出色，优于许多其他高温合金。它能形成致密的氧化铬保护层，有效阻止进一步氧化，最高使用温度可达1150°C左右。

耐腐蚀性： 在多种腐蚀性介质中表现良好，特别是在石油化工环境、燃烧废气环境及多种弱酸和盐溶液中具有优异的耐蚀性。

6. 典型应用领域

航空航天： 用于制造燃气轮机的燃烧室、火焰稳定器、加力燃烧室部件、涡轮机匣、喷气发动机尾喷管以及各种隔热罩。

工业炉： 热处理炉的炉辊、马弗罩、传送带、料筐及各种耐热夹具。

石油化工： 用于制备高温裂解管、转化炉管及催化重整设备中的构件。

核电与化工： 在高温高压且需要材料具有高强度的环境中使用的零部件。

总结来说，Alloy 188 是一款结合了高强度、卓越抗氧化性和良好加工性能的钴基高温合金，尤其适用于需要在980°C以上温度长期稳定工作的关键部件。