Nimonic Alloy 90 (UNS N07090 / W. Nr. 2.4632) ist eine ausscheidungsgehärtete Nickel-Chrom-Kobalt-Superlegierung, die für anhaltende Hochtemperaturfestigkeit und geringes Kriechen bei Betriebstemperaturen bis zu etwa 900-920 °C (≈1650-1688 °F)Für technische Anwendungen, die eine außergewöhnliche Spannungsbruchbeständigkeit erfordern (Turbinenscheiben, Schaufeln, Hochtemperaturfedern, Warmarbeitswerkzeuge), ist Nimonic 90 nach wie vor eine der besten Entscheidungen, wenn ein Gleichgewicht zwischen Kriechfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit erforderlich ist.

Was ist die Nimonic-Legierung 90?

Nimonic Alloy 90 ist eine Nickel-Chrom-Kobalt-Knetlegierung, die durch kontrollierte Zusätze von Titan und Aluminium verstärkt wird, die während der Alterung feine Ausscheidungen bilden. Die Ausscheidungen verleihen eine sehr hohe Zug- und Zeitstandfestigkeit bei erhöhter Temperatur. Die Legierung wurde für Gasturbinen und andere schwierige thermisch-mechanische Umgebungen entwickelt, in denen langfristige Dimensionsstabilität und Oxidationsbeständigkeit erforderlich sind. Wichtige Hersteller und technische Merkblätter führen sie als aushärtbaren, kriechfesten Werkstoff mit einer langen Einsatzgeschichte in der Luft- und Raumfahrt und der Energieerzeugung auf.

Offizielle Bezeichnungen und Normen

Gemeinsame Spezifikationen und Identifikatoren, die in den Daten der Industrie zu finden sind:

• UNS: N07090.

• W. Nr.: 2.4632.

• Einschlägige Spezifikationen/Normen: AMS 5829 (Draht-/Stangenlisten), verschiedene BS/DIN-Bezeichnungen und Datenblätter von Lieferanten, die auf ASTM-Formulare für Produktformen verweisen. Prüfen Sie immer das Produktzertifikat auf die genauen Spezifikationen, die für Ihr Projekt erforderlich sind.

• Typisches Temperaturfenster für den Einsatz: hohe Festigkeit bis zu ≈700 °C in vielen Belastungsfällen und Kriechfestigkeit bis zu 900-920 °C in optimierten wärmebehandelten Bauteilen.

• Gemeinsame Formen: Stangen, Drähte, Platten, Schmiedestücke, Scheiben, Bänder, Federdraht.

Chemische Zusammensetzung

(Diese Bereiche sind typisch; in den auftragsspezifischen Werkszeugnissen sind die genauen Werte für die einzelnen Schmelzen/Lose aufgeführt).

Material und mechanische Eigenschaften

Hinweise: Die mechanischen Werte unterscheiden sich je nach Produktform (Draht, Stab, Platte), Herstellungsart (geschmiedet oder stranggepresst) und genauer Alterungsplanung. Verwenden Sie das Materialzertifikat des Herstellers für Konstruktionsberechnungen.

Physikalische Leistung bei Temperatur

Nimonic 90 weist eine hohe Spannungsbruchfestigkeit und eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bis in den Bereich von 700-900 °C auf; die Daten zur Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung sind in den technischen Merkblättern der Lieferanten für die Konstruktion von Bauteilen, die enge thermische Toleranzen erfordern, dokumentiert. Thermische und mechanische Tabellen von Primärherstellern liefern die technischen Kurven zur Dimensionierung von Bauteilen für die Kriechlebensdauer.

Wärmebehandlung

Die Legierung ist aushärtbar. Typischer industrieller Ablauf (verallgemeinert - immer anhand der Lieferantenunterlagen und Teilezeichnungen überprüfen):

1. Lösungsglühen: Erhitzen auf die Lösungstemperatur (im Datenblatt des Lieferanten sind die genauen °C/Zeiten angegeben), gefolgt von raschem Abkühlen, um die gelöste Substanz in der festen Lösung zu halten.

2. Alterung / Fällungsphasen: kontrollierte Alterung bei Zwischentemperaturen (oft in zwei Schritten) zur Ausscheidung intermetallischer Verbindungen (γ′-Typ), die die Legierung verstärken. Die genauen Temperaturen/Zeiten hängen vom Produkt und dem gewünschten Gleichgewicht von Festigkeit/Dehnbarkeit ab. Die genauen Zyklen, die für Turbinenkomponenten verwendet werden, sind in speziellen Merkblättern und AMS-Spezifikationen angegeben.

Wichtig: Falsche oder übermäßige Alterung verringert die Kriechlebensdauer. Die Wärmebehandlung sollte in akkreditierten Wärmebehandlungsbetrieben mit rückverfolgbaren Aufzeichnungen für Teile der Luft- und Raumfahrt oder der Energieerzeugung durchgeführt werden.

Fertigung, Schweißen und Prüfung

• Bearbeitungen: zäher als herkömmliche rostfreie Stähle - Bearbeitung mit scharfen Werkzeugen und starren Aufspannungen; für Nickellegierungen empfohlene Wendeplattensorten. Die Leitfäden der Lieferanten geben Vorschübe/Geschwindigkeiten an.

• Schweißen / Schweißzusatzwerkstoff: Schweißen ist mit kompatiblen Schweißzusatzwerkstoffen möglich; bei kritischen Bauteilen sind die Empfehlungen des Lieferanten für Schweißzusatzwerkstoffe und qualifizierte Verfahren zu beachten. Nach dem Schweißen ist häufig eine Wärmebehandlung und Alterung erforderlich.

• ZfP und Inspektion: Es gilt die Standard-ZfP (UT, MPI, LPI); bei Teilen für die Luft- und Raumfahrt sind die geltenden Abnahmenormen und die Rückverfolgbarkeit (Schmelznummer des Materials, Zertifikat der chemischen Analyse) zu beachten.

Typische Anwendungen

Die mechanische Hochtemperaturstabilität von Nimonic 90 macht es zu einem wichtigen Werkstoff:

• Komponenten von Gasturbinen (Schaufeln, Scheiben, Ringsegmente).

• Warmarbeitswerkzeuge und -vorrichtungen, die einer thermischen Ermüdung unterliegen.

• Hochtemperaturspulen/-drähte und Federn für thermische Baugruppen.

• Motor- und Auspuffkomponenten, bei denen Kriechfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit erforderlich sind.

Ist Nimonic 90 magnetisch?

Im normalgeglühten Zustand ist Nimonic 90 aufgrund des hohen Nickelgehalts und der kubisch-flächenzentrierten Matrix im Allgemeinen nicht magnetisch. Allerdings, Kaltverformung oder bestimmte Wärmebehandlungsverfahren können eine schwache magnetische Reaktion hervorrufen. Bei Anwendungen, bei denen die magnetische Permeabilität von entscheidender Bedeutung ist, ist der Endzustand mit dem Lieferanten zu überprüfen und gegebenenfalls eine maximale Permeabilität festzulegen oder eine magnetische Durchleuchtung bei der Eingangskontrolle zu verlangen.

Äquivalente und Substitutionshinweise

• Die engsten formalen Entsprechungen: AMS 5829 wird üblicherweise für Draht-/Stangenformen angegeben; DIN/W.Nr und andere Handelsnamen können erscheinen (2.4632, 2.4969 erscheinen in einigen Listen).

• Wann zu ersetzen: Bei einigen Konstruktionen werden Inconel 718 oder X-750 in Betracht gezogen, aber eine Substitution erfordert eine sorgfältige Bewertung der Kriechfestigkeit, der Korrosionsumgebung und der Schweißbarkeit. Aufgrund des höheren Kobaltgehalts und der maßgeschneiderten Al/Ti-Ausscheidungen ist Nimonic 90 vielen Inconel-Güten in Bezug auf das Langzeit-Kriechverhalten bei sehr hohen Temperaturen oft überlegen. Siehe den direkten Vergleich unten.

Nimonic 90 vs. Inconel 718 (technischer Vergleich)

Technische Anmerkung: Die Substitution erfordert eine Bewertung der Kriech-Bruch-Kurven, der Oxidationsumgebung und der Qualifikation der Schweißverbindungen. Viele OEM-Spezifikationen führen eine einzige zulässige Legierung auf; bei der Ausschreibung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt oder die Energieerzeugung sind diese Listen zu beachten.

Gängige Größen, Formen und eine Schnellübersicht über Größe und Gewicht

(Verwenden Sie die exakte Dichte 8,18 g/cm³ und die Geometrie, um die genaue Masse für Produktionsteile zu berechnen).

Globaler indikativer Preisvergleich (2025)

Das ist wichtig: Die Preise für Superlegierungen hängen stark von der Form (Draht, Stab, Platte), der Losgröße, der Zertifizierung (QS für die Luft- und Raumfahrt bringt einen Aufschlag), den Kobalt- und Nickelmärkten und den logistischen Bedingungen (FOB, CIF, EXW) ab. Die folgende Tabelle zeigt indikative FOB/Werksspannen für 2025 zur Unterstützung der Budgetierung; Einholung von Angeboten für feste Preise und Vorlaufzeiten.

Anmerkungen:

• Einige Online-Angebote (Marktplätze) weisen niedrigere Pro-Kilogramm-Zahlen für Massenware oder niedrigspezialisierte Formen auf, während spezielle für die Luft- und Raumfahrt zertifizierte Stäbe/Schmiedestücke wesentlich teurer sein können.

• Kobalt- und Nickelzuschläge beeinflussen die monatlichen Preise; fragen Sie immer nach den aktuellen Legierungszuschlägen und der Vorlaufzeit.

Beschaffungstipps & warum MWAlloys für Nimonic 90

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• Schneller Versand auf Lager für gängige Stangen-/Plattengrößen (vorbehaltlich der Bestätigung des aktuellen Lagerbestands).

• Zertifizierung von MaterialienWerksbescheinigungen (chemisch und mechanisch), Aufzeichnungen über zerstörungsfreie Prüfungen auf Anfrage und Verpackung für den Export.

• Kleine bis mittlere MOQs zugeschnitten auf Prototypen und Werkzeugserien; für OEM-Verträge sind größere Lose erhältlich.

• Technische Unterstützung von Metallurgen, die Erfahrung mit Alterungszyklen und Fertigungsvorschlägen haben.

Checkliste für die Beschaffung (praktisch):

1. Geben Sie die genaue UNS/W. Nr. und gewünschte Zertifizierung (AMS/ASTM/DIN).

2. Geben Sie die gewünschte Produktform, die Abmessungen und die Toleranzklasse an.

3. Verlangen Sie eine auf die Schmelznummer rückführbare chemische Analyse und einen Bericht über den Zugversuch.

4. Bestätigen Sie den Wärmebehandlungszustand bei der Lieferung (geglüht, lösungsgealtert oder "wie gewalzt").

5. Fordern Sie Vorlaufzeit und Legierungszuschlag für die endgültige Bestellung an.

FAQs

1) Welche Betriebstemperatur ist für Nimonic 90 sicher?
Die sichere Verwendung hängt von der Belastung und der Zeit ab. Für Strukturteile unter ständiger Belastung wird die Legierung üblicherweise bis zu ≈700 °C für hohe Festigkeit; für kriechfeste Anwendungen kann eine optimierte Alterung/Verarbeitung bis zu ≈900-920 °C für Berechnungen der begrenzten Lebensdauer. Verwenden Sie für die Lebensdauervorhersage immer die Kriechdaten des Lieferanten.

2) Welche Normen gelten für Nimonic 90?
Übliche Referenzen sind UNS N07090, W. Nr. 2.4632und Produktspezifikationen wie AMS 5829 für bestimmte Formen; prüfen Sie die Datenblätter der Lieferanten auf formenspezifische Normen.

3) Kann Nimonic 90 geschweißt werden?
Ja, mit kompatiblen Zusatzwerkstoffen und qualifizierten Verfahren. Alterung nach dem Schweißen und, in kritischen Fällen, Behandlung mit einer Lösung nach dem Schweißen können erforderlich sein.

4) Ist Nimonic 90 korrosionsbeständig?
Sie hat gute Oxidationsbeständigkeit bei erhöhter Temperatur; das Korrosionsverhalten in aggressiven chemischen Umgebungen muss von Fall zu Fall beurteilt werden.

5) Wie sehen die Kosten im Vergleich zu Inconel 718 aus?
Die Kosten variieren; auf einigen Märkten kann Nimonic 90 im Vergleich zu 718 für Massenware, die nicht für die Luft- und Raumfahrt bestimmt ist, wettbewerbsfähig sein, aber zertifizierte 718 für die Luft- und Raumfahrt oder spezialisierte Inconels können aufgrund der Nachfrage und der Komplexität des Prozesses preislich unterschiedlich sein. Vergleichen Sie Firmenangebote für Formen und Zertifizierungen.

6) Ist Nimonic 90 magnetisch?
Im Allgemeinen nicht-magnetisch im geglühten Zustand; Kaltverformung oder besondere Wärmebehandlungen können zu einer schwachen magnetischen Reaktion führen. Geben Sie magnetische Grenzwerte an, wenn sie kritisch sind.

7) Was sind gängige Lieferformen?
Rundstäbe, Bleche, Draht, Bänder, Schmiedestücke und Federn.

8) Benötigt Nimonic 90 eine spezielle Behandlung für Verbindungselemente?
Wenn Schrauben/Verbindungselemente unter Last bei hohen Temperaturen arbeiten, verwenden Sie ein Material, das auf das Kriechen abgestimmt ist, und berücksichtigen Sie Vorspannungen, die die Entspannung berücksichtigen. Bei Verwendung in kritischen Baugruppen sind die OEM-Normen für Befestigungselemente zu beachten.

9) Wie validiert man ein Lieferantenlos?
Fordern Sie Werksprüfzeugnisse, chemische Analysen, Zugversuche, Wärmebehandlungsprotokolle und ggf. NDT-Berichte an. Für die Luft- und Raumfahrt oder die Energieerzeugung sollten Sie eine strengere Rückverfolgbarkeit erwarten.

10) Kann Nimonic 90 kalt verformt werden?
Ein gewisses Maß an Kaltumformung ist möglich, aber starke Verformungen können Zwischenglühungen erforderlich machen und das endgültige Alterungsverhalten beeinträchtigen; fragen Sie den Metallurgen nach den Umformplänen.