一、材料概述
ULTIMET® 合金(UNS R31233)是一种钴基合金,兼具 STELLITE® 合金的耐磨性和 HASTELLOY® 合金的耐腐蚀性,同时具有高度可焊接性。从磨损角度看,它表现为低碳含量的 STELLITE® 合金;从腐蚀角度看,它具备 C 型和 G 型 HASTELLOY® 材料的许多特性,尤其具有出色的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀能力。其力学和焊接特性更接近 HASTELLOY® 合金,而不同于延展性较低的 STELLITE® 合金。
ULTIMET® 合金已成功应用于锻材产品,但最大的应用领域是采用实心焊丝和电弧焊工艺(如 GMAW/MIG 和 GTAW/TIG)进行堆焊熔覆。该合金具有优异的延展性和抗焊接开裂性,非常易于作为堆焊层应用,多层堆焊时几乎不需要预热。
二、化学成分(质量分数 %)
| 元素 |
Co |
Cr |
Ni |
Mo |
Fe |
W |
Mn |
Si |
N |
C |
| 含量 |
余量 |
26 |
9 |
5 |
3 |
2 |
0.8 |
0.3 |
0.08 |
0.06 |
三、物理性能
| 性能项目 |
数值(公制) |
数值(英制) |
| 密度 |
8.47 g/cm³ |
0.306 lb/in³ |
| 熔点范围 |
1332~1354°C |
2430~2470°F |
| 动态弹性模量(室温) |
229 GPa |
33.2×10⁶ psi |
1. 电阻率
| 温度 |
电阻率(µohm-in) |
电阻率(µohm-m) |
| 23°C(73°F) |
34.2 |
0.87 |
| 100°C(212°F) |
35.4 |
0.89 |
| 200°C(392°F) |
36.6 |
0.93 |
| 300°C(572°F) |
38.1 |
0.96 |
| 400°C(752°F) |
39.3 |
1.00 |
| 500°C(932°F) |
40.5 |
1.03 |
2. 动态弹性模量(随温度变化)
| 温度 |
弹性模量(GPa) |
弹性模量(10⁶ psi) |
| 室温(RT) |
229 |
33.2 |
| 100°C(200°F) |
224 |
32.6 |
| 200°C(400°F) |
216 |
31.2 |
| 300°C(600°F) |
208 |
29.9 |
| 400°C(800°F) |
199 |
28.6 |
| 500°C(1000°F) |
192 |
27.4 |
| 600°C(1200°F) |
184 |
26.1 |
3. 平均线膨胀系数
| 温度范围 |
系数(µm/m·°C) |
系数(µin/in·°F) |
| 26~700°C(78~1400°F) |
15.4 |
8.8 |
| 26~800°C(78~1600°F) |
16.1 |
9.1 |
四、力学性能
1. 室温力学性能(典型值)
| 性能项目 |
数值 |
| 抗拉强度 Rm |
≥950 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 |
约 496 MPa |
| 伸长率 A |
约 42% |
| 冲击功(Charpy V-notch,室温) |
130 ft-lbf(176 J) |
2. 高温拉伸性能(薄板,1.6mm)
| 试验温度 |
屈服强度 Rp0.2(MPa) |
抗拉强度 Rm(MPa) |
伸长率(%) |
| 室温(RT) |
496 |
951 |
42 |
| 93°C(200°F) |
400 |
931 |
50 |
| 204°C(400°F) |
310 |
924 |
62 |
| 316°C(600°F) |
296 |
896 |
75 |
| 427°C(800°F) |
283 |
827 |
76 |
3. 硬度(冷加工硬化特性)
| 状态 |
硬度(HRC) |
| 退火态(Mill Annealed) |
30 |
| 10% 冷加工 |
40 |
| 20% 冷加工 |
43 |
| 40% 冷加工 |
49 |
五、耐腐蚀性能
| 性能项目 |
ULTIMET® |
对比参考 |
| 临界点蚀温度(Green Death 溶液) |
120°C(248°F) |
与 C-22® 相当,优于 C-276(110°C) |
| 抗硫化物应力开裂(NACE TM0177) |
退火态及冷加工态均可耐受 |
良好抗氢脆能力 |
六、产品形式与适用标准
| 产品形式 |
适用标准 |
| 板材 / 薄板 / 带材 |
ASTM B818 / ASME SB818 |
| 钢坯 / 棒材 / 条材 |
ASTM B815 |
| DIN 标准 |
No. 2.4681(CoCr26Ni9Mo5W) |
| NACE 标准 |
MR0175 / MR0103 / ISO 15156 |
| ASME 认证 |
Section III, Div. 1 / Div. 2(最高 427°C) |
七、典型应用领域
| 应用领域 |
具体用途 |
| 搅拌与混合设备 |
搅拌器、搅拌桨、混合器 |
| 阀门与泵 |
阀门部件、泵体、喷嘴 |
| 挤出与成型 |
挤出机螺杆、模具、玻璃活塞 |
| 输送与过滤 |
螺旋输送机、过滤器、风机叶片 |
| 紧固件 |
螺栓、螺钉 |
| 堆焊熔覆 |
碳钢及低合金钢表面堆焊,提高耐蚀耐磨性 |
八、焊接与加工
| 工艺 |
条件 / 参数 |
| 推荐焊接方法 |
GMAW(MIG)、GTAW(TIG)、保护金属电弧焊 |
| 不推荐焊接方法 |
氧乙炔焊、埋弧焊 |
| 堆焊特性 |
极易作为堆焊层应用,多层堆焊几乎无需预热 |
| 焊接填充丝 |
ULTIMET® 实心焊丝 |