铸造高温合金K418具有较高的蠕变强度、耐冷热疲劳性和抗氧化性
K418概述；
K418是一种镍基沉淀硬化等轴铸造高温合金，γ′相为沉淀强化相，使用温度低于900℃。该合金具有高的蠕变强度、耐冷热疲劳性和抗氧化性。该合金成分简单，不含钴，密度低，通常以铸态使用。该合金适用于制造工作温度低于900℃的热端旋转和静止精密铸件，如涡轮工作叶片、导向叶片、导向器和整体铸造涡轮。
碳C：0.08~0.16
铬Cr：11.50~13.50
镍Ni：余量
钼Mo：3.80~4.80
铝Al：5.50~6.40
钛Ti：0.50~1.00
铁Fe：≤1.00
铌Nb：1.80~2.50
硼B：0.008~0.020
锆Zr：0.06~0.15
锰Mn：≤0.50
硅Si：≤0.50
磷P：≤0.015
硫S：≤0.01
密度：8.00g/cm3
熔点：1296~1345℃
K418物理功能:
密度：8.0克/立方米
硬度：(HRC): 33-37
弹性模量：144 211gpa
熔点 : 1295-1345 ℃
热膨胀系数 (20-100 ℃): 12.60 × 10-6/℃
热导率: 10 15W/(m·℃)
热处理制度 铸态使用，或1180℃,2h，空冷+930℃,16h，空冷。
铸造高温合金K418具有以下特点：
1. 良好的高温强度和蠕变性能，能够在高温下长期保持优良的力学性能。
2. 良好的抗氧化性和抗热腐蚀性，能够在高温氧化和腐蚀环境下保持稳定的性能。
3. 良好的铸造性能和加工性能，易于制造各种形状的零部件。
4. 适用于多种燃气环境，如航空发动机和工业燃气轮机等。
K418应用概况及特殊要求
该合金已广泛用作航空、地面和海上900℃以下工作的燃气轮机的工作叶片、导向叶片和整体铸造涡轮，也用作柴油机和汽油机的增压涡轮和热挤压模具。十几个厂家1000多吨的长期生产应用实践证明，冶金质量稳定，性能可靠。与该合金相当的合金INC0713C在国外广泛用作各种航空发动机涡轮的工作叶片和导向叶片。当合金在热腐蚀条件下长期使用时，必须有保护涂层。
总之，上海雄钢合金致力于高性能材料的创新与研发，随着科技的发展和工业的进步，高温合金也在不断的发展升级，目前，科研人员正在开发一系列新的高温合金，以改善其机械性能和加工性能，并探索其在更广泛领域的应用，未来，高温合金将继续发挥其独特优势，成为高性能材料领域的重要代表之一。
抑制裂纹！铂力特成功开发K418高温合金成形工艺
K418是镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，以γ’相为沉淀强化相，使用温度在900℃以下。合金具有较高的蠕变强度、抗冷热疲劳性能和抗氧化性能。该合金适于制作在900℃以下工作的热端转动和静止精密铸件，如涡轮工作叶片、导向叶片、导向器和整铸涡轮等。
增材制造是制造复杂镍基高温合金零部件的新途径，然而多数适用于铸造的镍基高温合金从精密铸造工艺过渡到3D打印技术中使用时将遇到冶金缺陷。
根据3D科学谷的市场观察，铂力特针对选区激光熔化工艺，成功开发了K418 镍基高温合金材料的增材制造成形工艺，能够抑制该材料在3D打印过程中产生裂纹。
高温合金(K418) 3D打印叶轮? 铂力特
攻克开裂问题
铂力特 BLT-K418 是一种可应用于航空、航天、燃气轮机等领域的高温合金材料，在900℃以下具有良好的蠕变强度、热疲劳性能和抗氧化性能，可以解决传统工艺难加工、难制备的问题。
铂力特成功开发出K418合金的成形工艺，抑制激光成形 K418合金过程中产生的裂纹，为K418合金的成形提供一种重要的新技术途径，为该材料在航空、航天、燃气轮机等领域的应用提供新思路。
l 文章来源：铂力特
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K418等轴晶高温合金K418是什么材料
剖析以为，２种工艺出产高温合金母合金洁净度差异较大的主要原因在于铸造成形方式不同：现有模铸工艺中，熔炼好的钢液通过浇流槽，选用顶铸的方 式浇注进入钢模中。由于搀杂物主要是Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ的氧化物，密度比钢液小，在冶炼过程中浮于熔池表面，在浇铸过程中，不可避免地会和浇流槽中的非金属资料一起带入铸锭，造成母合金的污染（图２（ａ））；而真空连铸工艺选用底铸充型（图２（ｂ）），能够有效将搀杂物上浮至熔池顶面，远离充型区，尤其是大尺寸搀杂物的上浮作用更好。铸坯是在真空条件下直接连续铸造成形的，避免了传统工艺所有必要的浇流槽、保温棉等非金属资料的二次污染，从而可显著降低铸坯中的搀杂物数量，并且因为水冷铜模的强制冷却，可使搀杂物的尺寸进一步降低。
对于高温合金而言，洁净度控制非常重要。一方面，对于叶片、机匣、调节片等复杂薄壁件而言，如果母合金中的夹杂物含量增多，将会增加钢液的黏度，下降其流动性，铸造工艺控制不当很容易产生浇缺乏和热裂等冶金缺点，另外，夹杂物被带入到铸件中，还会造成Ｘ光检验的夹杂物超支，导致铸件报废，降低铸件的成品率；另一方面，夹杂物的存在对高温合金部件的执役性能也会产生重大影响。众所周知，高温合金是在交变温度下执役，而夹杂物的热膨胀系数仅有基体的一半，很简单诱发应力集中而萌生裂纹，最终导致部件失效。编辑认为，高温合金的疲劳性能对夹杂物比较敏感，夹杂物含量的降低和尺寸的减小均能够使高温合金的疲惫性能大幅进步。
研讨表明，关于１０级晶粒度的Ｉｎｃｏｎｅｌ ７１８合金而言，当夹杂物含量由６ ０００个／ｋｇ下降为１２９个／ｋｇ时，５３８℃时的低周疲惫寿数能够进步１个数量级；当夹杂物尺寸由４０μｍ减小至１０μｍ时，低周疲惫寿数提高７５％。另外，关于铸造高温合金而言，母合金中的夹杂物含量的降低会显著提升铸件的执役寿数。比如在Ｋ４１７合金中，将夹杂物含量较高的叶片回来料（夹杂物含量为２０．２４ｍｇ／（１０ｋｇ））浇注成疲惫试样时，重熔试棒的疲惫性能差，开裂周次仅为８７２次；而采用夹杂物含量为７．３５ｍｇ／（１０ｋｇ）的全新料母合金浇注的疲劳试样，疲惫开裂周次达到１ ８４１次，疲惫性能增加超过１倍。
关于真空连铸Ｋ４１８合金而言，为了扫除安排、晶粒度的影响，更直接地反映夹杂物含量与疲惫寿命之间的联系，本文挑选在真空连铸Ｋ４１８合金铸坯上本体取样进行疲惫性能测试。结果表明，在真空连铸工艺开发的初期，由于工艺尚不成熟，夹杂物含量略高，为５．８８ｍｇ／（１０ｋｇ），而且８０％的夹杂物尺度较大，为１４０～３６５μｍ，对应的疲劳寿命仅有２ ８７９周次；而在工艺成熟稳定之后，夹杂物含量降 低为１．９１ｍｇ／（１０ｋｇ）左右，降低了６７％，而且尺度全部集中在８０～１４０μｍ，疲惫寿命得到极大进步，升高至１０ ２４５周次，进步２５５％（表２）。
Ｋ４１８合金主要用于制作增压涡轮等转动部件，疲劳功能是衡量其执役寿数的关键指标之一。对于真空连铸Ｋ４１８母合金而言，因为１０ｋｇ母合金中含有大于５０μｍ的夹杂物含量较传统模铸工艺降低超过８０％，并且夹杂物尺度较小，可以推断，若用真空连铸替代模铸工艺制备Ｋ４１８母合金，无疑可提高增压涡轮等部件的成品率以及执役寿数，确保其长期、安稳牢靠执役。
2． ２ 真空连铸Ｋ４１８母合金铸坯的组织及力学功能Ｋ４１８合金的微观组织由γ相、二次γ′相、碳化物和极少量的γ－ γ′共晶组成。图３给出了不同工艺出产的３２ｍｍ的Ｋ４１８铸棒１／２半径处的微观组织。由于真空连铸Ｋ４１８合金是在水冷铜模中凝结成形，冷却速率较快，因此，其二次γ′相和碳化物的尺寸均较小。
经丈量计算，模铸Ｋ４１８合金中的二次γ′相的直径约为０．４３μｍ，真空连铸Ｋ４１８合金中的二次γ′相的直径约为０．３２μｍ，并且尺度更加均匀。在统计不同工艺出产的３２ｍｍ的Ｋ４１８铸棒的碳化物尺度时，选取１／２半径处２０个视场内的最大碳化物尺度作为统计目标，选取碳化物的１／２（长度＋宽度）作为碳化物的直径，每个视场内选取３个直径最大的碳化物，然后取均匀值。计算结果表明，模铸Ｋ４１８合金中最大碳化物的直径散布在１３μｍ附近，而真空连铸Ｋ４１８合金中最大碳化物的直径散布在６μｍ附近，仅为模铸的一半。
由于真空连铸Ｋ４１８合金棒坯中二次γ′相细小、均匀，更有利于合金强度的提高，而且真空连铸的碳化物尺寸较小、弥散散布，降低了作为硬质点产生的应力集中，推迟裂纹的萌发和扩展，因此，其微观组织对合金棒坯的强耐性十分有利，加之真空连铸棒坯微观组织致密、洁净度高，导致真空连铸棒坯的本体取样性能十分好，乃至远高于规范成型试样的性能（表３）。与规范成型试棒相比，真空连铸母合金本体取样在室温和８００℃的抗拉强度提高了１３％（１００ＭＰａ）以上、伸长率提高了３３％以上，８００℃、４９０ＭＰａ的耐久寿数提高了８０％以上。
铸造高温合金的规范成型试样代表了该合金的理想功能，一般而言，铸件由于补缩和安排控制问题，其本体取样功能要低于成型试样。而真空连铸 棒坯由于洁净度、宏观冶金质量、微观安排等多方面控制合理，其力学功能远高于规范成型试样的水平，进一步挖掘了合金的功能潜力。
３结论
（１）真空连铸Ｋ４１８母合金的洁净度高，夹杂物含量仅为模铸母合金的１／５，且夹杂物尺度悉数集中于８０～１４０μｍ，而模铸Ｋ４１８母合金中，７５％的夹杂物尺度为１４０～３６５μｍ。（２）夹杂物含量的下降和尺度的减小使真空连铸Ｋ４１８合金的疲劳功能大幅进步。当夹杂物含量由５．８８ｍｇ／（１０ｋｇ）、８０％的夹杂物尺寸集中于１４０～３６５μｍ变为１．９１ｍｇ／（１０ｋｇ）、并且尺度悉数会集在８０～１４０μｍ时，疲劳寿命进步２５５％。（３）真空连铸技能进一步发掘了合金的功能潜力，其力学功能远高于规范成型试样的水平。