UMCo50 / Co50 钴铬铁钨高温合金板 中厚板薄板 抗1150℃氧化热处理

一、UMCo50合金概述与化学成分

UMCo50（又称UM Co-50、Co50、G-CoCr28，UNS R30005近似族系，德标W.Nr. 2.4778）是一种固溶强化型钴—铬—铁—钨系（Co-Cr-Fe-W）耐热钴基合金，其名称中"50"源自约50%的钴含量。该合金由德国明斯特大学（Universität Münster）参与开发并标准化（DIN 17470G-CoCr28），设计目标与侧重耐磨粒的Stellite系列不同——不以大量碳化物追求极限硬度，而是通过Co-Cr-Fe奥氏体基体＋W/Mo固溶强化＋约28%Cr形成稳定Cr₂O₃膜，主打1000～1150℃极端高温下的抗氧化、抗热腐蚀（尤抗含硫燃气硫化）及优良抗热冲击（热疲劳）性能，兼有一定的高温强度与耐磨性。典型化学成分（wt%）为：Co 48.0～52.0（基体），Cr 27.0～30.0，Fe 余量（16.0～21.0），W 4.0～6.0（部分文献4.0～7.0），Ni ≤2.0～5.0（稳奥氏体、提韧性），C 0.05～0.12（低碳防碳化物脆化），Si 0.5～1.0（促硅酸盐膜抗热腐蚀），Mn 0.5～1.0，Mo ≤1.0，P ≤0.02，S ≤0.02。该合金为单相FCC奥氏体组织，靠Cr、W、Fe进行置换固溶强化，极低碳下仅析出微量M₂₃C₆碳化物，不可时效硬化。密度约8.05～8.30 g/cm³，熔点1380～1395℃（高于多数镍基高温合金），长期使用温度可达1050～1100℃（短时1150℃），主要执行标准包括DIN 17470、SEW 685、AMS 5778（铸件参考）及国产JB/T 6396参考等。

二、物理特性与高温抗氧化耐蚀性能

固溶或铸态通常呈弱铁磁性至顺磁性（随冷变形及ε-马氏体诱发程度变化）。20℃物理参数：密度8.05～8.30 g/cm³，弹性模量约210～220 GPa，泊松比约0.30，热导率约12.5～15.5 W/(m·K)（800℃升至约22 W/(m·K)），线膨胀系数（20～1000℃）均值约16.5～17.0×10⁻⁶/K，电阻率约0.82～0.90 μΩ·m。核心耐候优势为高铬（～28%）在空气或含氧燃气中生成致密附着性Cr₂O₃氧化膜，抗氧化温度可达1150℃，在循环热震（1000℃↔水冷）条件下氧化皮不易剥落，抗热冲击性能远超310S、253MA及Incoloy 800H；对含硫燃油燃烧产物（SO₂/SO₃＋Na₂SO₄/V₂O₅）具优良抗热腐蚀（Type I/II sulfide attack）能力，因Si促进形成硅酸盐阻挡层；对熔融铜耐受，但忌与熔融铝直接接触（铝液快速渗蚀）。该合金对稀硝酸、有机酸、热碱液有中等耐蚀，不耐浓盐酸等强还原性酸。因低碳少碳化物，耐磨粒磨损能力弱于Stellite 6/12，但对抗粘着（galling）及气蚀仍有可接受表现。无韧脆转变温度，深冷至－196℃仍保一定韧性。

三、力学性能与加工应用

固溶退火态（锻/轧态）或精密铸态典型室温力学性能：抗拉强度Rm 700～880 MPa（铸态偏低约600～750 MPa，锻/轧退火态偏高750～900 MPa），抗压强度约1400～1700 MPa（钴基合金抗压远大于抗拉），屈服强度Rp0.2 350～450 MPa（0.2%偏移法，铸态约300～380 MPa），断后延伸率A₅ 10%～20%（锻/轧态可达15%～25%，精密铸态约8%～15%），断面收缩率20%～40%，硬度180～230 HB（铸态）或200～250 HB（锻/轧退火态，约HRC 20～28，冷加工可微升）。高温性能突出——800℃抗拉约300～400 MPa，1000℃仍保持约100～150 MPa，800℃/100h持久强度约80～120 MPa，抗蠕变性满足高温静态炉构件要求。热加工温度范围1050～1200℃，终加工≥900℃，避免在650～850℃长时间停留以防碳氮化物沿晶析出；因加工硬化中等偏强，大冷变形需中间退火（1100～1150℃快冷）。切削建议硬质合金或陶瓷刀具低速大进给充冷，或用EDM线切割/金刚石磨削；焊接性尚可，可用同质焊丝TIG/MIG焊接，母材推荐预热300～400℃并缓冷防裂，重要承力件焊后建议固溶处理。典型用途高度集中于高温抗氧化/抗热腐蚀工况：工业热处理——箱式/井式炉炉底板、马弗罐、辐射管、炉辊、料盘及工装夹具（寿命为310S的3～5倍）；冶金——带钢连续退火线退火罩、导向板、均热段滑块垫块；石化——乙烯裂解炉内件、渣油/煤气化喷嘴、转化炉衬管；能源——垃圾焚烧炉过热器管夹、余热锅炉构件；一般——高温风机叶轮、玻璃熔窑吊具等需抗热震构件。

UMCo50（UM Co-50/Co50/G-CoCr28）是Co-Cr-Fe-W系低碳固溶强化钴基耐热合金，以"约50%Co＋28%Cr＋5%W固溶→高熔点(1380～1395℃)＋1150℃级抗氧化＋优良抗含硫热腐蚀及抗热冲击＋固溶态Rm≥700 MPa且A₅≥10%～20%"为核心优势，区别于以耐磨粒为主的Stellite 6/12（C≈1%～2%，大量M₇C₃碳化物，硬但脆A₅＜2%）及低碳抗粘着为主的Stellite 21（无W，Mo强化，侧重抗气蚀与生物相容）。其耐磨粒能力有限，不耐强还原性酸及熔融铝，工程价值在于需长期服役于1000～1100℃强氧化/含硫高温气氛中的热处理炉及石化裂解构件，是多类高端耐热钢的经济高效升级替代材料。

UNS N06600、Inconel600、Alloy600、UNS N06601、Inconel601、Alloy601、UNS N06625、Inconel625、Alloy625、Inconel690、Inconel718、InconelX-750

二、英科：

UNS NO8800、Incoloy800、Alloy800UNS NO8810、Incoloy800H、Alloy800H/800HT、UNS NO8825、Incoloy825、Alloy825

三、Carpenter20合金：

Alloy20cb-3、UNS NO8020

四、蒙乃尔：

Monel400NO4400Alloy400MonelK500NO5500

五、哈氏合金：

Hastelloy C-276、C-22、C-4、Hastelloy B、B-2、B-3、Hastelloy X、G、G2、G3、Hastelloy G30

六、固溶强化性铁镍基合金：

NS111、NS112、NS113、NS131、NS141、NS142、NS143

七、固溶强化型镍基合金：

NS311、NS312、NS313、NS314、NS315、NS321、NS322、NS331、NS332、NS333、NS334、

NS335、NS336、NS341

八、时效强化型镍基合金：

NS411

九、固溶强化型铁基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

十、时效硬化性铁基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132/SUH660、GH2135、GH2136、GH2302

十一、固溶强化型镍基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028

十二、时效硬化型镍基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169

十三、奥氏体不锈钢:

904L（UNS N08904）、Nitronic60(S21800）、nitronic50(XM-19)/S20910、304L、316Ti、316N、316LN、316Mod、317L、317LN、309S、310S、304N

十四、复合式不锈钢：

SAF2205（F51）、SAF2507（F53）、S32760、254SMo（F44、DIN1.4529）、329J1（0Cr26Ni5Mo2）、SAF2506、0Cr17Mn13Mo2N(A4钢)

十五、沉淀硬化不锈钢

17－4PH(SUS630、S17400、0Cr17NiCu4Nb)、17-7PH（SUS631、0Cr17Ni7Al)、15-7Mo（SUS632、0Cr15Ni7Mo2Al）、15-5PH VAR(S15500、0Cr15Ni5Cu3Nb)

十六、其它：

可伐合金4J29 Kovar，Invar合金4J36 Invar合金、4J34，4J46，4J32，4J42