601合金
合金601/601H
NS3103/0Cr23Ni60Fe14Al
Nicrofer® 6023/6023 H
W.-Nr. 2.4851
UNS N06601
材料特性
具有以下特性：
- 高溫時具有出色的抗氧化性
- 很好的抗碳化性
- 能很好的抗氧化性含硫氣氛
- 在室溫和高溫時都具有很好的機械性能
- 很好的耐應力腐蝕開裂性能
- 由于控制了碳含量和晶粒尺寸，601H具有較高的蠕變斷裂強度，因此
- 在500℃以上的領域推薦使用601H
表1 牌號及標準
材料
牌號 |
標準
系列 |
標準 |
化學
成分 |
管材 |
板材 |
棒材 |
帶材 |
焊絲 |
鍛件 |
| 無縫管 |
焊接管 |
美標
N06601 |
ASME （SB） |
|
167
163
829 |
516
517
|
168
|
166
|
168
|
AWS A5.14 |
564 |
| AMS |
|
1500 |
|
5540 |
5665 |
5540 |
|
|
國標
NS 3103
NW6601 |
GB/T |
15007 |
2882 |
/ |
2054
15009
15010 |
4435 |
2072 |
|
26030 |
| NB/T |
|
47019
47047 |
/ |
47046 |
|
|
|
|
表2 化學成分
| 元素 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ni |
Mo |
| 國標NS3103 |
≤0.1 |
≤0.5 |
≤1.0 |
≤0.030 |
≤0.015 |
余量 |
— |
| 美標N06601 |
≤0.1 |
≤0.5 |
≤1.0 |
— |
≤0.015 |
58~63 |
— |
| 元素 |
Cr |
Fe |
Al |
Ti |
Mg |
Cu |
W |
| 國標NS3103 |
21.0~25.0 |
10.0~15.0 |
1.00~1.70 |
— |
— |
≤1.00 |
— |
| 美標N06601 |
21.0~25.0 |
余量 |
1.00~1.70 |
— |
— |
≤1.0 |
— |
表3 物理性能
| 密度 |
8.11 g/cm³ |
| 熔點 |
1360~1411℃ |
表4 室溫和高溫典型物理性能
溫度
（℃） |
比熱
（J/Kg·℃） |
熱傳導率
（W/mk） |
電阻率
（μΩcm） |
彈性模量
（kN/mm2） |
常溫至絕對溫度下的膨脹系數（10-6/K） |
| 0 |
|
|
|
|
|
| 20 |
450 |
11.3 |
119 |
207 |
|
| 93 |
|
|
|
|
|
| 100 |
470 |
12.7 |
120 |
201 |
13.8 |
| 200 |
500 |
14.4 |
122 |
196 |
14.4 |
| 204 |
|
|
|
|
|
| 300 |
525 |
16.0 |
124 |
191 |
14.6 |
| 316 |
|
|
|
|
|
| 400 |
550 |
17.6 |
125 |
186 |
14.8 |
| 427 |
|
|
|
|
|
| 500 |
580 |
19.2 |
125 |
180 |
15.3 |
| 538 |
|
|
|
|
|
| 600 |
600 |
20.6 |
126 |
171 |
15.7 |
| 649 |
|
|
|
|
|
| 700 |
630 |
22.2 |
126 |
161 |
16.3 |
| 760 |
|
|
|
|
|
| 800 |
660 |
24.5 |
127 |
150 |
16.7 |
| 871 |
|
|
|
|
|
溫度
（℃） |
比熱
（J/Kg·℃） |
熱傳導率
（W/mk） |
電阻率
（μΩcm） |
彈性模量
（kN/mm2） |
常溫至絕對溫度下的膨脹系數（10-6/K） |
| 982 |
|
|
|
|
|
| 1000 |
710 |
27.7 |
129 |
124 |
17.7 |
| 1093 |
|
|
|
|
|
| 1100 |
740 |
29.3 |
130 |
110 |
18.3 |
機械性能
以下是相應規格退火態的601合金和固溶處理態的601H合金的性能，其他特殊規格材料的特殊性能取決于特定的應用場合。
固溶處理態板材的彎曲度（無開裂），彎角1800，
心軸直徑約為：
1X 板厚度 不超過1.25mm
2X 板厚度 >1.25 至6.35mm
圖1 退火態和固溶處理態的典型瞬時性能
合金601（- - -）；合金601H（ ）
表5 常溫下合金機械性能的最小值
| 合金和狀態 |
抗拉強度
MPa |
0.2%屈服強度
MPa |
延伸率A5
% |
洛氏硬度
B |
| 合金600退火 |
≥650 |
≥300 |
≥30 |
— |
| 合金600H 固溶 |
≥600 |
≥240 |
≥35 |
≤220HB |
表6 了固溶處理的板材在高溫的機械性能
| 溫度 |
蠕變強度，Rm |
蠕變應力，Rp1.0 |
| ℃ |
104H N/mm² |
105H N/mm² |
104H N/mm² |
105H N/mm² |
| 600 |
151 |
116 |
205 |
156 |
| 700 |
69 |
39 |
101 |
55 |
| 800 |
22 |
11.8 |
31 |
16.7 |
| 900 |
6.9 |
2.2 |
10.1 |
3.7 |
圖2 合金601H 和Cronifer 2520nv 的抗剝落性比較
表7 常溫下，600合金的各種退火狀態和尺寸范圍的機械性能的最小值
| 類型和尺寸 |
抗拉強度
（MPa） |
屈服強度0.2%,（MPa） |
延伸率（50mm）
（%） |
硬度 |
| 布氏 |
洛氏B |
| 棒材 |
冷加工退火及
熱加工退火 |
≥550 |
≥205 |
≥30 |
… |
|
| 熱軋板 |
| 退火的 |
≥550 |
≥205 |
≥30 |
… |
|
| 冷軋板 |
| 退火的（≥0.25mm） |
≥550 |
≥205 |
≥30 |
… |
|
| 帶材 |
| 退火的 |
≥550 |
≥205 |
≥30 |
… |
… |
| 管材 |
| 冷加工退火及熱加工退火（所有規格） |
≥550 |
≥205 |
≥30 |
… |
… |
| 換熱管 |
| 退火 |
≥552 |
≥207 |
≥30 |
… |
… |
金相結構
合金601 為面心立方固溶合金并有高度冶金穩定性。合金微觀結構中通常存在的相包括碳化鉻和氮化鈦。在顯微照片中大的可見塊狀結構為氮化鈦顆粒。分散的小顆粒為碳化鉻顆粒。
耐腐蝕性
合金601 中足夠的鎳和鉻含量加上鋁的存在使得合金具有超常的抗高溫腐蝕機制。特別是在溫度直到1200°C的范圍里合金出色的抗氧化性。由于鉻和鋁的優勢，601 合金提供了獨特的抗熱循環條件下的氧化物開裂能力。
氧化
合金601 合金在高溫狀態有出色的抗氧化能力。合金形成的防護性氧化膜即使在非?？量痰臏囟妊h條件也可以抵抗剝落。合金601 的超級氧化抗力是與合金中鎳、鉻和鋁的含量聯系起來的。在高溫暴露情況下，這些元素在材料表面形成了極其具有保護性且致密的氧化膜。此外，內部出現了輕微的氧化從而在表面氧化物中提供了較高的鉻含量。
加工和熱處理
合金601 在一般的工業過程中都易于加工。不過，由于具有高強度，冷、熱加工時需要大功率的機器。
預熱
工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理，保持表面清潔。若加熱環
境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬，合金601將變脆。雜質來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和天然氣的雜質含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。加熱的電爐最好要具有較精確的控溫能力和較純凈的爐氣成分，若燃氣的雜質含量較低時也可考慮使用燃氣加熱爐。爐氣必須為中性或弱堿性，應避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。燃燒火焰不能直接燒向工件。
熱加工
合金600合適的熱加工溫度為1200-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應及時退火以保證得到最佳的性能。熱加工時材料應加熱到加工溫度的上限。爐子到溫后，材料的保溫時間為每100mm 厚度60 分鐘。保溫到規定的時間后立即出爐，在規定的溫度范圍內加工。如果金屬的溫度降到最低加工溫度以下，應再次加熱。
冷加工
冷加工應在固溶處理后進行，合金601的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設備應作相應調整，并且在冷加工過程中應有中間退火過程。當冷變形量大于10%時需要最終固溶處理。
熱處理
合金601的熱處理溫度范圍是920-980℃，最合適為950℃。為得到高溫持久的性能，Nicrofer 6023H 的高溫固溶處理溫度范圍是1100-1180℃。采用水淬能得到最大的抗蠕變性和500-800℃之間最少的碳析出。3mm 以下厚度的材料也可以采用快速空冷。
在任何熱處理過程中，都要注意前面提到的關于保持清潔的事項。
打磨
高溫合金在工作中會形成一層氧化物保護膜。因此是否需要打磨要仔細核對。在合金601工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細砂帶或砂輪打磨，在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預處理。
機加工
合金601的機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是，合金601適合采用低表面切削速度和重進刀量。
焊接
在焊接前，材料必須是退火或固溶處理態，表面要潔凈、無油污、無粉筆記號等，焊縫周圍25mm 范圍內要打磨露出光亮的金屬。層間溫度不超過120℃, 不需要焊前或焊后熱處理。
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