K402镍基高温合金母棒 附探伤母锭MTC报告

一、成分体系与组织特征

K402（旧牌号K2，ISC C74020）是GB/T 14992体系下的镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，属国产第一代高强镍基铸材，成分对标俄系ЖС6К改型。典型化学成分（wt%）为：C 0.11-0.18%、Cr 10.0-12.0%、Ni余量（≈55-60%）、Co 9.0-11.0%、W 9.0-11.0%、Mo 2.0-3.0%、Al 4.5-5.5%、Ti 1.5-2.5%、B 0.010-0.020%、Zr 0.05-0.10%，Fe≤1.0%、Si/Mn≤0.5%、P≤0.015%、S≤0.010%。基体为Ni-Cr-Co构成的γ-FCC奥氏体，强化采用三重复合机制——Al+Ti形成γ'-Ni₃(Al,Ti)有序相（L1₂结构，体积分数40-45%、尺寸50-200nm），为高温强韧主源；W+Mo+Co大原子固溶引发强晶格畸变、提升层错能与蠕变抗力基底；B+Zr偏聚晶界+MC型（TiC/NbC）与M₂₃C₆碳化物骨架协同钉扎空位、改善持久塑性。物理参数：密度8.3-8.5g/cm³（文献亦载9.24g/cm³），熔点1320-1380℃，室温弹性模量≈200GPa，线胀系数（20-900℃）15-16×10⁻⁶/℃，300℃导热12W/(m·K)、900℃升至24W/(m·K)，无磁性，不可变形加工，依赖真空感应熔炼+熔模精铸（1190-1210℃固溶+950℃一次时效+860℃二次时效），铸造流动性优良、适配薄壁导向叶片（壁厚0.8-5mm）。

二、高温性能与力学表现

K402核心优势为900℃以下高强持久与抗热疲劳：γ'+W/Mo+Co+B/Zr协同使其在750-900℃区间蠕变抗力超越K401、逼近K403水平。铸态+标准时效精铸试棒室温拉伸——抗拉强度≥780-850MPa（典型850MPa）、屈服强度≥620-650MPa（典型650MPa）、断后延伸率≥3-6%（典型4-5%，高γ'体积分数致塑性偏低）；700℃高温拉伸Rm≥650-700MPa/δ≥4-6%，800℃Rm≥500-550MPa/δ≥4-6%，900℃Rm≥350-420MPa/δ≥3-5%。持久性能：700℃/600MPa≥80-100h，800℃/275-300MPa≥50-80h，900℃/118-150MPa≥50-100h。长期时效稳定性良好：700-850℃长期暴露仅晶界M₂₃C₆适度粗化，无σ/TCP脆化倾向；抗氧化靠Cr₂O₃+微量Al₂O₃复合膜，900℃以下连续使用稳定，950℃为红线（需渗Al/MCrAlY涂层）。切削需硬质合金低速重切+冷却液，焊接性受限、以整铸+涂层使用为主。

三、典型工业应用场景

航空发动机为K402主战场：900℃以下涡喷/涡扇一级/二级涡轮导向叶片、整体导向器、涡轮外环、燃烧室导流片、加力火焰筒支撑件均为经典用途，早期国产航发静叶批量装机；工业燃气轮机与舰船动力用作中高温导向静叶、喷嘴环、排气歧管耐热铸件；地面燃气发生器与废气涡轮用作750-900℃级静叶组件；能源化工领域用于900℃级裂解炉内件、反应器耐硫衬件、高温阀门壳体；特种装备中作为热处理炉辐射管支撑、渗碳料筐耐热工装。供货以母合金圆棒（Φ30-100mm VIM铸锭）及等轴晶熔模精铸件（叶片/环件/壳体）为主，表面可渗Al/MCrAlY+陶瓷涂层，是衔接K401与高强K403的高γ'体积分数静件牌号。

K402（K2/C74020）是以Ni-11Cr-10Co-10W-2.5Mo-5Al-2Ti-B/Zr γ'沉淀+W/Co固溶强化为核心的镍基等轴晶铸造高温合金。其900℃/150MPa持久、γ'体积分数40-45%的高强塑匹配、优良熔模铸造性与抗热疲劳特性，使其在航发/燃机导向静叶、整体导向器场景难以被低γ'铁镍基或低W镍基替代，是国内第一代高强镍基铸造高温合金中综合成熟度最高的核心静件牌号。

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