K403（铸造高温合金）百科

以下是根据公开技术资料整理的K403（也称K3）镍基铸造高温合金的百科参数介绍，涵盖成分、物理性能、力学性能及工艺特点，不采用表格形式。

一、合金成分（名义成分，质量分数）

K403是以镍为基体、钨和钼固溶强化、铝和钛时效强化的铸造高温合金。其典型成分范围如下：

碳：0.11%～0.16%

铬：10.0%～12.0%

钴：4.5%～6.0%

钨：4.5%～5.5%

钼：3.5%～4.5%

铝：5.3%～5.9%

钛：2.3%～2.9%

铁：≤2.0%

铌：≤0.5%

硼：0.005%～0.015%

锆：0.03%～0.08%

铈：≤0.02%

镁：≤0.01%

镍：余量

合金中铬主要提供抗氧化和抗热腐蚀能力；钨、钼、钴起固溶强化作用；铝、钛形成γ'强化相；硼、锆强化晶界。

二、物理性能

密度：约8.2～8.3 g/cm³（室温）

熔点范围：约1280℃～1345℃（初熔温度受成分和铸造组织影响）

热导率：在100℃时约11.3 W/(m·K)；800℃时约20.9 W/(m·K)

线膨胀系数：20℃～1000℃范围内平均值约14.5×10⁻⁶/K

电阻率：室温下约1.24 μΩ·m

弹性模量：室温约210 GPa，随温度升高而降低，900℃时约150 GPa

磁性：无磁性或弱磁性（奥氏体基体）

三、力学性能（典型值，经标准热处理后）

室温拉伸性能：

抗拉强度：≥900 MPa

屈服强度（σ0.2）：≥700 MPa

延伸率：≥4%

断面收缩率：≥6%

高温持久性能：

800℃，430 MPa条件下：持久寿命≥50小时

900℃，245 MPa条件下：持久寿命≥50小时

1000℃，155 MPa条件下：持久寿命≥25小时

硬度： 铸态硬度约为HRC 30～35，热处理后约HRC 35～40（或HBS 320～380）。

冲击韧性： 室温无缺口冲击韧性较低，通常不以此为主要评价指标。合金在高温下表现出较好的抗蠕变能力。

四、工艺性能

铸造工艺：

K403属于铸造高温合金，不适合锻造成形。

一般采用精密铸造（熔模铸造）制成涡轮叶片、导向叶片等复杂薄壁零件。

浇注温度通常在1400℃～1450℃，模壳预热温度约900℃～1000℃。

合金流动性良好，但偏析倾向较明显，需控制凝固速率。

热处理制度： 标准热处理为固溶加时效，典型制度如下：

1210℃±10℃，保温4小时，空冷或风冷（固溶处理）

接着进行两级时效：980℃±10℃，保温4小时，空冷；然后再850℃±10℃，保温8小时，空冷

目的：充分溶解并重新析出细小γ'强化相，同时优化晶界碳化物形态

焊接性能：

常规熔焊（如氩弧焊）困难，易产生裂纹，一般不推荐。

可采用电子束焊或激光焊进行特定连接，需严格控制热输入。

修复工艺通常采用钎焊或专用补焊工艺。

切削加工性能：

铸态及热处理后硬度较高，切削加工性中等偏难。

推荐使用硬质合金或陶瓷刀具，配合充分冷却液。

加工时易出现加工硬化，需采用较小的进给量和较高的切削速度。

表面防护：

长期使用温度超过900℃时，建议施加铝化物或MCrAlY涂层以增强抗氧化和抗热腐蚀能力。

该合金本身铬含量适中，但高温下仍可能产生氧化皮。

五、典型应用与使用范围

使用温度：长期工作温度可达900℃～1000℃，短时可承受1050℃。

典型部件：航空发动机涡轮工作叶片、导向叶片、高温螺栓、燃气轮机高温结构件。

注意事项：不宜在低于700℃的高应力环境下长时间使用（存在脆化倾向）；铸造缺陷（如疏松、微裂纹）需通过X光或荧光探伤严格控制。

以上参数基于标准铸造及热处理工艺下的典型数据，实际值会因熔炼工艺、铸件壁厚、热履历及测试方法不同而略有变化。如需特定批次或更详细的性能曲线，建议参考材料供应商提供的合格证或专业手册。