Alloy K - 500镍合金材料概述 

一、化学成分 

Alloy K - 500是一种镍基合金，其化学成分（质量百分比）如下: Ni：63.0–70.0、Al：2.3–3.15、Fe：2.00max、Mn：1.5max、Ti：0.35–0.85、Si：0.5max、C：0.25max、S：0.01max。

二、性能特点

（一）机械性能

强度方面

Alloy K - 500的拉伸强度通常是Alloy400镍铜合金的两倍，屈服强度是Alloy400镍铜合金的三倍。

对于棒料，屈服强度RP0.2MPA≥620，拉伸强度RMMPA≥900，伸长率[%]≥17，硬度[HB]≤250。

硬度方面：铁的添加可以增加合金的硬度，合金中的其他元素配比也有助于其获得合适的硬度值，满足不同应用场景需求。

（二）物理特性

密度为0.305lb/in³(8.44g/cm³)；弹性模量 (E) 在70°F(20°C)时为26x10³ ksi(179GPa)；刚度模量 (G) 在70°F(20°C)时为9.5x10³ ksi(65.5GPa)；膨胀系数在70华氏度至600华氏度为8.3µ英寸/英寸 - 华氏度，在20°C至300°C为14.9µm/m - °C；电阻率为25.2µΩ。英寸(64µΩ.cm)；导热系数为121Btuin/ft²hr - °F(17.5W/m - K) 。

（三）耐腐蚀性

在一般条件下，其耐腐蚀性能与Alloy 400相当。从纯净水到高浓度的盐溶液和碱溶液，对许多介质都有卓越的耐腐蚀性。几乎对氯离子引起的应力腐蚀开裂免疫，但在沉淀硬化状态以及接近屈服强度的应力条件下，对热氢氟酸蒸汽引起的应力腐蚀开裂较敏感。

在快速流动的海水和海洋大气中，具有良好的耐蚀性，但在流动较少或几乎静止的海水中，可能发生点蚀，也具有很好的抗酸性气体介质的能力。

（四）低温性能

低温性能非常出色，拉伸和屈服强度随着温度的降低而增加，而延展性和韧性几乎不受损害。即使在低至-200°C的温度下也不会发生韧性 - 脆性转变，在零下（包括低温）温度下表现出优异的性能。

（五）磁性

该合金在低于-101°C的温度下是非磁性的。低磁导率、高强度和良好耐腐蚀性的组合使其在油井测量设备和电子元件等许多应用中发挥作用，不过在加工过程中可能在材料表面形成磁性层，例如铝和铜在加热过程中被选择性氧化时，会在工件外部留下一层富磁性镍膜，这种效果在细线或带材上尤其明显。

三、应用领域

航空航天领域：因其出色的耐高温性能、良好的机械性能和卓越的抗腐蚀能力而被应用。

化工领域：可用于处理腐蚀性介质，例如在化工加工中的泵和阀组件等。

海洋领域：如在海洋中的油井钻机轴环和仪表、泵轴和叶轮等方面使用，在快速流动的海水和海洋大气中有良好耐蚀性。

能源领域：其性能可以满足能源相关设备的需求。

在电子元件方面：低磁导率、高强度和良好耐腐蚀性的组合适合电子元件的制造。

四、生产加工相关

（一）冶炼

为了获得更纯净化的钢水，减低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性，通常采用真空感应炉熔炼，甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式进行生产。

（二）变形

采用锻造、轧制工艺，对于热塑性差的合金甚至采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺，目的是为了破碎铸造组织，优化微观组织结构。

（三）铸造

通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔 - 精密铸造法制成零件。

（四）热处理

变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理。例如Udmet500合金的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷，以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。Alloy K - 500的固溶退火为980 - 1040℃，时效硬化为540 - 600°C。