S-816（R30816）超耐热合金 钴基合金成份 性能 标准

  S-816（R30816）超耐热合金 钴基合金成份 性能 标准

R30816对应的牌号是S-816‌。R30816和S-816是同一合金的不同称呼，它们都是指钴基合金。

UNS R30816钴合金凭借40-49.8%钴基体与镍、铬等元素的精准配比，在1540°C高温下仍保持稳定，兼具1130-1900MPa强拉伸强度与卓耐腐蚀性，成为航空发动机涡轮叶片、核能热交换器等关键部件的材料，助力特殊环境下的长效可靠运行。

S-816（R30816）

这种合金具有以下主要成分：

Cr 20.0%，

Ni 20.0%，

Co 42.0%，

Mo 4.0%，

W 4.0%，

Nb 4.0%，

Fe 4.0%，

C 0.38%‌。

 一、UNS R30816合金的成分分析
UNS R30816钴合金的成分设计注重提高材料的高温稳定性和抗腐蚀能力。通过合理的元素搭配，它能够在高温、腐蚀性环境中长期稳定运行。以下是对R30816合金主要成分的详细分析：
钴（Co）：40%至49.8%
钴是R30816合金的基础元素，钴能够有效提高合金的抗氧化性、耐腐蚀性和高温强度。在高温环境下，钴形成的氧化膜能保护合金免受氧化损害，延长其使用寿命。
镍（Ni）：19%至21%
镍的加入使R30816合金在高温下具有更好的延展性和韧性，能有效提高材料的抗高温腐蚀性能。同时，镍还提升了合金的耐磨性，尤其适合在恶劣的机械环境中使用。
铬（Cr）：19%至21%
铬是提高合金耐腐蚀性和耐磨性的重要元素。在高温环境中，铬能够在合金表面形成一层稳定的氧化膜，防止氧化和腐蚀，因此，它是许多高温合金中的重要成分。
钼（Mo）、钨（W）：3.5%至4.5%
钼和钨的加入大大提升了R30816合金的高温强度，尤其是在高温环境下，钼和钨能够有效提高合金的抗疲劳和抗热震能力。这些元素还能够增强材料在高温下的机械性能，使其在条件下能够保持稳定。
铌（Nb）、钽（Ta）：3.5%至4.5%
铌和钽的存在帮助合金提高其高温稳定性和抗变形能力，尤其是在高温工作环境中，铌和钽的加入能够有效防止晶粒长大和改善合金的力学性能。
铁（Fe）：0%至5.0%
铁的含量通常较低，但它有助于提高合金的成本效益，且对合金的加工性和韧性有一定的影响。
锰（Mn）、硅（Si）、**碳（C）**等微量元素
锰和硅增强了合金的抗氧化性，而碳则有助于优化合金的强度和硬度。在高温条件下，这些元素共同作用，确保了合金在长时间使用中的机械性能和耐久性。
通过这些成分的精确配比，R30816钴合金展现了在高温、高压、腐蚀性环境中的优性能。
二、UNS R30816的机械性能
UNS R30816合金的机械性能使其在高温和高压环境下能够稳定工作，且具有较高的强度和延展性，适合用于高强度要求的关键部件。以下是R30816合金的主要机械性能：
布氏硬度：280
该合金具有适中的硬度，表明其在承受较大外力的同时，能够保持较好的耐磨性。这使其成为需要抗磨损和抗腐蚀的高温部件的理想选择。
弹性模量（杨氏模量）：210 GPa（31 x 10⁶ psi）
较高的弹性模量使R30816合金在受力情况下不易发生形变，尤其适用于需要保持刚性和结构稳定性的高温环境。
断裂伸长率：23%
这一相对较高的断裂伸长率表明该合金具有良好的塑性和韧性。在高温或高压环境下，合金能够承受较大的应力，减少脆性断裂的风险。
疲劳强度：250 MPa（36 x 10³ psi）
R30816合金在重复负荷作用下表现出较好的疲劳强度，特别适合于航空航天等需要承受周期性应力的部件。
拉伸强度：
极限拉伸强度（UTS）：1020 MPa（150 x 10³ psi）
屈服强度：460 MPa（67 x 10³ psi）
这些高强度数据意味着R30816合金能够在高应力环境中保持较长时间的稳定性，并且适用于承受较大拉伸力的部件。
三、UNS R30816的热性能
R30816合金的热性能是其在高温环境中能够长期稳定工作的关键。以下是其热性能的关键指标：
熔化温度：
熔融完成度（液态）：1540°C（2800°F）
融化开始（实心）：1460°C（2660°F）
较高的熔化温度使得该合金能够在高温环境下工作，且能有效防止在条件下的材料溶解或变形。
比热容：420 J/kg·K（0.1 BTU/lb·°F）
较低的比热容意味着该合金在温度变化时能够迅速响应，并有效避免温差带来的热应力。
导热系数：13 W/m·K（7.3 BTU/hr·ft·°F）
R30816合金的导热系数较低，这有助于其在高温环境中保持良好的热稳定性，并减少热失效的风险。
热膨胀系数：12 µm/m·K
热膨胀系数适中，表明该合金能够在温度变化较大的环境下保持稳定的结构，减少因热应力引起的变形或损坏。
四、UNS R30816合金的应用领域
UNS R30816钴合金凭借其优异的机械性能和热稳定性，在多个工业领域得到了广泛应用。以下是R30816合金的主要应用领域：
1. 航空航天
在航空航天领域，R30816合金被广泛应用于飞机发动机部件、燃气涡轮、喷气发动机等高温高压环境中。其优异的耐热性、抗氧化性和机械强度使其在恶劣环境中保持长时间稳定工作。
2. 能源行业
R30816合金常用于高温、高压环境下的关键部件，如燃气轮机、热交换器等。其高温强度和耐腐蚀性使得它在能源设备中发挥着重要作用，特别是能够在高温环境下保持较高的工作效率和较长的使用寿命。
3. 化学加工
R30816合金的耐腐蚀性使其成为化学加工领域的重要材料，特别是用于制造处理腐蚀性介质的设备，如反应器、热交换器、管道等。它能够有效抵御S-816(R30816)钴基合金具有出色的耐热、耐腐蚀和耐磨损性能，特别适用于高温、高压环境。它常用于制造燃气轮机叶片、叶轮、导管和各种高负荷耐热零件。此外，由于其良好的磁性，S-816合金也用于高性能磁性材料的制造，特别是在电子工业和高科技领域‌