高温合金K418铸棒/圆钢百科解析

高温合金K418铸棒/圆钢百科解析（性能、技术与厂家）

一、 定义与核心定位

K418合金（对应国际牌号INCO 713C）是一种镍基沉淀硬化型铸造高温合金。它以铸棒（供进一步铸造或锻造）或圆钢（可直接机加工或作为坯料）的形式提供，是制造承受高温、高应力、强腐蚀/氧化环境关键部件的核心材料，尤其在航空发动机、燃气轮机领域不可或缺。

二、 核心性能特点

K418之所以成为高温结构件的首选之一，源于其卓越的综合性能：

卓越的高温强度与蠕变抗力：

在高达约950°C的温度下，仍能保持极高的强度。

优异的抗蠕变能力，使其在高温长期载荷下变形极小，保障部件的尺寸稳定性和服役安全。

出色的高温抗氧化与耐腐蚀性：

表面能形成致密、粘附性强的氧化铬保护膜，有效抵抗高温燃气和空气的氧化侵蚀。

对多种热腐蚀环境（如含硫、钒等）具有良好的抵抗力。

良好的铸造性能：

流动性适中，收缩率相对可控，具有良好的充型能力和铸件完整性，适合制造形状复杂的薄壁铸件（涡轮叶片、导向叶片等）。

焊接性能尚可，但需严格控制工艺。

强化机制：

γ' 相强化： 核心强化机制。合金中添加铝、钛、铌等元素，在热处理过程中析出大量细小的Ni3(Al, Ti, Nb)有序γ'相，有效阻碍位错运动，提供极高的高温强度。

固溶强化： 铬、钼、钨等元素固溶于镍基体中，强化基体并提高耐蚀性。

晶界强化： 通过添加硼、锆等元素，强化晶界，提高高温塑性和持久寿命。

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三、 关键技术与参数

化学成分：

基体： Ni (余量)。

主要强化元素： Cr (~12-14%), Mo (~4-5.5%), Al (~5.5-6.4%), Ti (~0.6-1.2%), Nb (~1.8-2.5%)。

微量强化/净化元素： Fe, C, B, Zr, Si, Mn, S, P (含量严格控制)。

典型力学性能（铸态+标准热处理后）：

室温： 抗拉强度通常大于930 MPa，屈服强度大于780 MPa，延伸率大于5%。

高温 (800-900°C)： 仍能保持极高的抗拉强度和持久强度（如900°C/200MPa条件下的持久寿命通常要求大于100小时）。

硬度： 布氏硬度通常在HB 300以上。

热处理工艺：

核心工艺包括固溶处理和时效处理。

固溶处理 (约1150-1200°C)： 使强化元素充分溶解，获得均匀的过饱和固溶体。

时效处理 (约850-950°C)： 控制γ'相以最佳尺寸和数量析出，达到峰值强化效果。具体工艺参数严格保密且针对不同铸件结构优化。

核心制造工艺：

真空感应熔炼： 主流熔炼方式，在真空环境下进行，有效去除气体（O, H, N）和有害杂质元素，精确控制成分，减少夹杂物。

真空浇注： 将熔炼好的合金液在真空或保护气氛下浇注成铸锭（用于后续锻造/轧制圆钢）或直接浇注成铸件（铸棒常作为此过程的中间坯料）。

精密铸造： 对于复杂形状的最终部件，常采用熔模精密铸造工艺，K418是该工艺的常用材料。

锻造/轧制： 大型铸锭经锻造开坯或轧制，生产出符合尺寸要求的圆钢或棒材（此时称为锻造棒坯或轧制圆钢）。

四、 主要生产厂家（中国境内）

K418合金铸棒和圆钢的生产技术门槛极高，要求严格的成分控制、纯净熔炼和先进的热处理设备。国内具备规模化、稳定生产能力的厂家主要包括：

北京钢研高纳科技股份有限公司： 国内高温合金领域的龙头企业，技术积淀深厚，产品覆盖铸造、变形高温合金，在K418等铸造合金方面拥有强大的研发和生产实力，是航空发动机等高端领域的主要供应商。

抚顺特殊钢股份有限公司： 历史悠久的特钢企业，在变形高温合金和部分铸造高温合金领域实力强劲，具备生产高品质K418合金棒材的能力。

宝钢特钢有限公司： 大型钢铁集团下属特钢企业，拥有先进的特冶装备，在高温合金等高端材料领域持续投入，是重要的供应商之一。

其他具备特冶能力的重点特钢企业/研究院所： 如中科院金属研究所、部分航空航天系统内的专业材料厂等，也可能具备特定规格或批次的供应能力。

选择厂家需重点考察：

是否具备完备的真空感应熔炼和真空浇注设备。

是否拥有严格的过程控制和质量管理体系（如AS9100, NADCAP认证等）。

在航空航天、燃气轮机等领域的供货业绩和口碑。

产品是否具备完整的质量证明文件（材质单、熔炼炉号、力学性能报告、无损检测报告等）。

五、 质量控制关键点

成分精确控制： 各元素含量必须在极窄的规范范围内。

纯净度： 严格控制气体含量（O, N, H）和非金属夹杂物。

组织均匀性： 铸棒/圆钢需具备均匀的晶粒度和析出相分布。

力学性能达标： 确保室温及高温性能满足标准要求。

无损检测： 通常要求进行超声波探伤等，确保内部无超标缺陷。

六、 典型应用领域

航空发动机： 涡轮工作叶片、导向叶片、燃烧室部件等高温核心部件。

燃气轮机： 涡轮动叶、静叶、喷嘴环等。

其他： 高性能车辆涡轮增压器涡轮、特种工业炉高温部件等。

总结：
K418铸造高温合金以其优异的高温强度、蠕变抗力、抗氧化耐蚀性及良好的铸造性能，成为高温关键部件的基石材料。其生产高度依赖先进的真空熔炼、精密铸造/加工和热处理技术，对成分纯净度和组织控制要求极其严苛。国内主要由钢研高纳、抚顺特钢、宝钢特钢等少数技术实力雄厚的企业主导供应。采购员需深入理解其性能参数、技术难点，并严格评估供应商的资质、工艺能力和质量控制体系，才能确保获得满足严苛工况要求的合格材料。