Nimonic-Legierungen

Nimonic-Legierungen sind eine Familie von ausscheidungshärtbaren Nickel-Chrom-Superlegierungen, die für Hochtemperaturfestigkeit, geringes Kriechen und lange Lebensdauer in Gasturbinen und anderen extremen Wärmeumgebungen entwickelt wurden. Für die Beschaffung liefert MWAlloys Standard-Nimonic-Sorten aus China mit Werkspreisen, schnellem Versand auf Lager und Bearbeitungs-/Schmiedeoptionen für Kunden aus der Luft- und Raumfahrt, der Energieerzeugung und der Industrie.

Nimonic bezieht sich auf eine Markenfamilie von Superlegierungen auf Nickelbasis, die ursprünglich in den 1940er Jahren im Vereinigten Königreich entwickelt wurden, um die steigenden Anforderungen der frühen Düsentriebwerke zu erfüllen. Typische Formulierungen kombinieren eine Nickelmatrix mit etwa 18-21% Chrom und verstärkenden Zusätzen (Titan, Aluminium, Kobalt, wenig Kohlenstoff). Im Laufe der sukzessiven Weiterentwicklung (75 → 80A → 90 → 100 → 105 → 263 usw.) wurden die Zusammensetzungen auf eine bessere Kriechfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und mechanische Stabilität bei Temperaturen von etwa 600 °C bis hin zum Bereich von 900-950 °C in speziellen Sorten abgestimmt. Diese Werkstoffe sind nach wie vor von zentraler Bedeutung für heißgefertigte Motorenteile, Hochtemperatur-Verbindungselemente und kritische Industrieteile.

Was ist eine Nimonic-Legierung?

Eine Nimonic-Legierung ist eine hitzebeständige Nickel-Chrom-Superlegierung, die auf einer Kombination von Mischkristallverfestigung (Cr in Ni) und Ausscheidungshärtung (feine γ′-Ausscheidungen aus Al/Ti) beruht, um die Festigkeit unter langfristiger Hochtemperaturbelastung zu erhalten. Zu den typischen metallurgischen Eigenschaften gehören: hohe Zeitstandfestigkeit, gute Oxidationsbeständigkeit, stabiles Gefüge bei Betriebstemperatur und brauchbare Duktilität für die Herstellung und das Schweißen in vielen Formen (Bleche, Platten, Stangen, Draht, Rohre, Schmiedestücke). Die handelsüblichen Nimonic-Sorten sind nach UNS, DIN/W-Nr. und AMS/ASTM genormt und werden von Beschaffungs- und Konstruktionsteams verwendet.

Gängige Nimonic-Sorten

Nachfolgend finden Sie eine praktische Liste von Sorten, die den meisten Ingenieuren in Spezifikationen begegnen werden. Sie ist nicht erschöpfend, deckt aber die am häufigsten verwendeten Varianten ab:

• Nimonic 75 (UNS N06075 / W.Nr. 2.4951 / 2.4630) - frühe 80/20 Ni-Cr-Legierung mit Ti/C, gut für Bleche/Bänder geeignet.

• Nimonic 80A (UNS N07080 / W.Nr. 2.4631 & 2.4952) - aushärtbares Ni-Cr mit Al/Ti, ausgezeichnet bis zu ~815°C.

• Nimonic 81 - höheres Cr für bessere Heißkorrosionsbeständigkeit.

• Nimonic 90 (UNS N07090 / W.Nr. 2.4632) - Ni-Cr-Co-Aushärtungslegierung für sehr hohe Beanspruchung bei erhöhter Temperatur (Einsatz bis ~920°C).

• Nimonic 100 - verbesserte Hochtemperatur-Kriecheigenschaften gegenüber früheren Legierungen.

• Nimonic 105 / 115 - Weiterentwicklung für sehr hohe Temperaturbeständigkeit, die häufig in Turbinenkomponenten verwendet wird.

• Nimonic 263 (manchmal auch unter anderen Handelsbezeichnungen) - Ni-Cr-Co-Mo-Familie, die für Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit in Brennkammerteilen optimiert ist.

Ingenieure sollten sich auf das spezifische Datenblatt für mechanische/wärmebehandelte Fenster beziehen, da sich der Wert jeder Sorte aus ihrer Zusammensetzung und dem vorgeschriebenen Aushärtungs-/Lösungsbehandlungsplan ergibt.

Materialeigenschaften

Die nachstehende Tabelle enthält charakteristische Eigenschaften auf technischer Ebene für typisch Nimonic-Legierungen (Zahlen sind Richtwerte; die zertifizierten Werte und die Wärmebehandlungsbedingungen sind dem Datenblatt der Sorte zu entnehmen).

Anmerkungen zum Zitat: In den Datenblättern der wichtigsten Hersteller und technischen Sammlungen sind diese Bereiche für jede Sorte genau aufgeführt. Verwenden Sie das Datenblatt der Sorte für die endgültige Planung und Beschaffung.

Chemische Zusammensetzung

Die folgende Zusammensetzungstabelle fasst typische Nennbereiche für häufig nachgefragte Nimonic-Legierungen zusammen. Diese Einträge sind repräsentativ; verwenden Sie für die Beschaffung zertifizierte Werksprüfberichte.

Das ist wichtig: Die genaue zertifizierte Zusammensetzung muss aus dem Werkszertifikat hervorgehen, das mit der Bestellung und der physischen Partie verbunden ist. Verwenden Sie diese Tabelle nur für ein frühes technisches Screening.

Zuordnung von Normen und Spezifikationen

Die technische Beschaffung bezieht sich in der Regel auf diese Identifikatoren:

• UNS: z.B. N06075 (Nimonic 75), N07080 (Nimonic 80A), N07090 (Nimonic 90).

• W-Nr / DE: z.B. W.Nr. 2.4951 / 2.4630 für 75; W.Nr. 2.4631 / 2.4952 für 80A.

• ASTM / AMS / ASMEGemeinsame Produktnormen sind ASTM B637 / ASME SB-637 für Stäbe/Schmiedestücke und andere entsprechende AMS-Spezifikationen (AMS 5829 ist mit einigen Nimonic 90-Produktformen verbunden).

• Britische Normen (BS HR/BS 3076): älter, aber oft für alte Teile der Luft- und Raumfahrt verwendet.

Beim Verfassen von Beschaffungsklauseln sind anzugeben: Sorte + UNS/W-Nr + Produktform (Stange/Platte/Schmiedestück/Draht) + Wärmebehandlungszustand + erforderliche Prüfzeugnisse (Chemie, Mechanik, PMI, Korngröße, NDT). Für die Luft- und Raumfahrt sollten Sie Klauseln zur Rückverfolgbarkeit und Serialisierung aufnehmen.

Typische Anwendungen

Nimonic-Legierungen werden immer dann gewählt, wenn anhaltend hohe Temperaturen mit mechanischer Belastung auftreten:

• Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Scheiben und Verschraubungen für Düsentriebwerke und Industriegasturbinen.

• Auslassventile und Hochtemperaturfedern in Hochleistungsmotoren (Kfz-Turbolader, Luftfahrt).

• Komponenten der Brennkammer und des Nachbrenners

• Befestigungselemente, Bolzen und Federn im Warmschnittverfahren, wo Kriechfähigkeit eine Rolle spielt.

• Komponenten von Industrieöfen, Wärmebehandlungsvorrichtungen und Nukleartechnik, wo ein kontrolliertes Hochtemperaturverhalten erforderlich ist.

Nimonic vs. Inconel - klare technische Unterschiede

Sowohl Nimonic als auch Inconel sind Superlegierungen auf Nickelbasis, haben aber unterschiedliche Entwicklungsgeschichten und Konstruktionsziele:

• Primäres Verstärkungssystem: Nimonic-Sorten verwenden in der Regel Ni-Cr-Matrizen mit Al/Ti-gesteuerten γ′-Ausscheidungen und oft erheblichem Kobaltanteil für eine höhere Temperaturkriechbeständigkeit bei hochbeanspruchten Sorten. Die Mitglieder der Inconel-Familie umfassen mischkristallverfestigte Typen (z. B. Inconel 625) und aushärtbare Typen (z. B. Inconel 718), bei denen Nb, Mo und Fe eine größere Rolle spielen.

• Schwerpunkt der Anwendung: Bei Nimonic liegt der Schwerpunkt traditionell auf maximaler Kriech-/Warmfestigkeit für Turbinen-Warmteile; die Inconel-Familie bietet eine breitere Palette von korrosions-/oxidationsbeständigen Meerwasser-/Chemikaliengüten (625) bis hin zu hochfesten, aushärtbaren 718, die in der Luft- und Raumfahrt und in der Industrie weit verbreitet sind.

• Korrosionsverhalten: Einige Inconel-Sorten mit Mo/Nb weisen eine bessere Beständigkeit gegen bestimmte Chemikalien und Chloride auf; Nimonic ist besonders widerstandsfähig gegen Hochtemperaturoxidation und Kriechverhalten.

Achten Sie bei der Auswahl der Komponenten auf die Betriebstemperatur, die Umgebung (oxidierend/korrosiv), die mechanische Belastung und die Herstellbarkeit. Fordern Sie im Zweifelsfall Testdaten zu den Betriebsbedingungen an und konsultieren Sie beide Datenblätter für die Lebensdauervorhersagemodellierung.

Typische Größen und geschätztes Gewicht

Dichte verwenden ≈ 8,20 g/cm³ (8.200 kg/m³) für Gewichtsberechnungen in Größenordnungen (prüfen Sie das Datenblatt der genauen Sorte und das Werkszertifikat für die endgültige Rechnungsstellung).

Platte/Blech (Gewicht pro m²)

(Berechnung: Gewicht = Dicke (m) × Dichte (kg/m³) × 1 m²)

Massiver Rundstab (Gewicht pro Laufmeter)

(Verwendete Rundstabformel; Dichte = 8.200 kg/m³.)

Diese Tabellen helfen bei der Schätzung des Bruttomaterialgewichts für Logistik und Angebotserstellung. Erkundigen Sie sich beim Lieferanten nach den Toleranzen für das Fertigteil und dem Bearbeitungsverlust. (Berechnet aus geometrischen Standardformeln unter Verwendung der Dichte ≈ 8,2 g/cm³).

Weltweiter Preisüberblick 2025

Die Marktpreise für Nimonic-Sorten variieren je nach Produktform, Durchmesser/Dicke, Wärmebehandlung, Auftragsgröße und Lieferregion. Die nachstehenden Zahlen sind Richtwerte für Mitte 2025, die aus den Preislisten der Lieferanten und den Marktverfolgern abgeleitet wurden; sie sollten nur für erste Budgetschätzungen verwendet werden. Endgültige Angebote müssen unter Angabe von Zeichnung/Spezifikation und Menge angefordert werden.

Anmerkungen und Fahrer:

• Chinesische Lieferanten geben häufig niedrigere FOB-Werkspreise für Rohstoffsorten an, da sie über eine größere Reichweite, lokale Rohstoffe und geringere Arbeitsmargen verfügen; westliche Lagerhalter addieren Bestands-/Verarbeitungsmargen.

• Spezielles, für die Luft- und Raumfahrt qualifiziertes Material (serienmäßig, vollständige Rückverfolgbarkeit, NADCAP-Verfahren) erfordert einen Aufpreis und längere Lieferzeiten.

• Die Richtung des Rohnickelpreises, das Schmelzverfahren (VIM, VAR, ESR) und die Zertifizierung (vakuumverarbeitet vs. Luftschmelze) beeinflussen die Zuschläge. Die Indizes der Lieferantenzuschläge zeigen Nimonic-Varianten mit Legierungszuschlägen, die die Entwicklung der Basismetalle widerspiegeln.

Markt- und Technologietrends

1. Wachstum der Nachfrage in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Energie: Die Prognosen zeigen, dass die Nachfrage nach Nickellegierungen für Flugzeugtriebwerke und Industriegasturbinen in diesem Jahrzehnt weiter steigen wird; dies unterstützt das anhaltende Interesse an Nimonic und anderen Hochtemperatursuperlegierungen.

2. Dynamik der Nickel-Rohstoffe: Ein Überangebot an raffinierten Nickelkapazitäten (vor allem in Indonesien) hat die Benchmark-Nickelpreise in den Jahren 2024-2025 nach unten gedrückt, was zu einer kurzfristigen Kostenentlastung der Legierungskäufer, aber auch zu Stress bei den Primärproduzenten und zu potenziellen künftigen Angebotsanpassungen führt. Diese Volatilität wird sich weiterhin auf Legierungszuschläge und Bestellentscheidungen auswirken.

3. Additive Fertigung (AM): Das Interesse an der Pulverbett- und gerichteten Energieabscheidung von Hoch-Ni-Legierungen für komplexe Kühlkanäle und Reparaturarbeiten wächst; einige Nimonic-Chemien werden für die Entwicklung von AM-Rohstoffen angepasst. Käufer sollten die Kompatibilität der Materialspezifikationen für AM-Verfahren prüfen.

4. Qualifizierung und Lokalisierung der Lieferkette: OEMs verlangen zunehmend geprüfte Lieferketten, NADCAP-kompatible Wärmebehandlungen und dokumentierte Rückverfolgbarkeit. Dies stärkt die Prämie für qualifizierte westliche Lieferanten und schafft gleichzeitig Chancen für zertifizierte chinesische Werke.

5. Nachhaltigkeit und Recycling: Der Gehalt an rückgewonnenem Nickel und die Praktiken der Kreislaufwirtschaft beeinflussen die Kosten und die Einhaltung der Vorschriften; die Vorschriften in den verschiedenen Regionen können eine verbesserte Materialherkunft verlangen.

Praktische Kaufempfehlung: bei Produktions- oder Prototypenprojekten sowohl Werkszeugnisse als auch Muster für mechanische Tests unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen verlangen; Legierungszuschlagsklauseln aushandeln, die an einen weithin akzeptierten Index gebunden sind, um das künftige Preisrisiko zu verringern.

Warum MWAlloys wählen

MWAlloys liefert eine Reihe von Nimonic-Güten von unseren chinesischen Produktionspartnern und ausgewählten Händlern. Unser Standard-Serviceangebot:

• Produktpalette: Nimonic 75, 80A, 90, 100 und verwandte Güten in Platten, Blechen, Rundstahl, Schmiederohlingen und Draht.

• Bescheinigungen und Rückverfolgbarkeit: vollständige Werksprüfzeugnisse (chemisch, mechanisch), optional PMI und NDT, Serialisierung für Aufträge aus der Luft- und Raumfahrt.

• Werkspreis: Direkte Fabrikpreise für wettbewerbsfähige Einzel- und Nachbestellungen; wir legen Wert auf transparente FOB-Preise, Mengenrabatte und kurze Lieferzeiten für lagerhaltige Größen.

• Schnelle Lieferung: Lagerartikel werden von den nächstgelegenen chinesischen Lagern aus versandt; kundenspezifische Schmiedestücke und wärmebehandelte Lose werden nach vereinbartem Zeitplan versandt; für Aufträge aus der Luft- und Raumfahrt mit Seriennummern ist eine beschleunigte Bearbeitung möglich.

• Wertvolle Dienstleistungen: Bearbeitung, Präzisionsschmieden, Aushärtung nach festgelegten T/T-Terminen und QC-Berichten.

Spezifikations-Checkliste für RFQ

Geben Sie bei der Anforderung von Angeboten an:

1. Klasse (UNS / W-Nr. / AMS).

2. Produktform (Platte/Stab/Schmiedestück/Draht), Abmessungen und Toleranzen.

3. Wärmebehandlungszustand (geglüht / Lösung + Alterung) und Härteanforderung.

4. Erforderliche Zertifikate (MTC EN 10204 Typ 3.1 / AMS / NADCAP).

5. Menge, Lieferbedingungen (FOB/CIF/DDP) und gewünschtes Lieferfenster.

6. Besondere Prüfung: PMI, Ultraschall-/Eindringprüfung, Zugversuch bei Temperatur.

7. Verpackung/Identifizierung (Wärmelos, Strichmarkierung).

Die Bereitstellung dieser Daten im Voraus verkürzt die Bearbeitungszeit von Angeboten und stellt sicher, dass MWAlloys und die Werkspartner genaue Preise festlegen.

FAQs

1. Welche Nimonic-Sorte sollte ich für Turbinenschaufelfüße wählen, die bei 850-900°C arbeiten?
Für Dauerbelastungen in diesem Bereich sind ältere Nimonic 90 oder moderne Hochtemperaturvarianten (90/105-Familie) die typische Wahl; die endgültige Auswahl hängt vom Belastungsspektrum, der Umgebung und dem Herstellungsweg ab. Prüfen Sie die Kriechbruchkurven im Datenblatt.

2. Sind Nimonic-Legierungen schweißbar?
Ja, aber die Schweißverfahren und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen hängen von der Sorte ab. Einige Sorten erfordern eine sorgfältige PWHT, um den Ausscheidungszustand wiederherzustellen. Fordern Sie immer eine Schweißanleitung vom Hersteller an.

3. Kann Nimonic in korrosiven chemischen Umgebungen verwendet werden?
Nimonic ist gut gegen Hochtemperaturoxidation beständig; für aggressive chemische oder chloridhaltige Umgebungen können jedoch einige Inconel- oder Hastelloy-Sorten besser geeignet sein. Geben Sie vor der endgültigen Materialauswahl die Umgebung an.

4 Wie werden die Preise für Nimonic festgelegt?
Die Preise folgen den Nickel- und Chrom-Benchmark-Bewegungen zuzüglich der Verarbeitungs- (VIM/ESR/VAR) und Zertifizierungsaufschläge. Viele Lieferanten fügen einen Legierungszuschlag hinzu, der an den Grundmetallpreis gekoppelt ist.

5. Ist MWAlloys in der Lage, für die Luft- und Raumfahrt qualifiziertes Material zu liefern?
Ja - bei Aufträgen mit Seriennummern aus der Luft- und Raumfahrt koordinieren wir die Werke mit den erforderlichen Zertifizierungen und Prüfprotokollen; es gelten Vorlaufzeiten und Aufschläge.

6. Welche Vorlaufzeiten gibt es für Standardstangen aus Nimonic 80A ab Lager?
Bei lagerhaltigen Durchmessern kann der Versand aus chinesischen Lagern in der Regel 1-3 Wochen dauern; bei kundenspezifischen Schmiedestücken oder speziellen Wärmebehandlungen verlängert sich die Zeit. Bestätigen Sie per RFQ.

7. Ist Nimonic für die additive Fertigung geeignet?
Die Entwicklungsarbeit ist im Gange; einige Nimonic-Chemikalien verfügen über Pulverbett- oder DED-Varianten. Die Qualifizierung bleibt teilespezifisch.

8. Welche Prüfzeugnisse sind Standard?
Werksprüfzeugnis (chemisch + mechanisch) nach EN/ASTM-Formaten ist Standard; höhere Stufen (3.1, NADCAP-Aufzeichnungen) auf Anfrage für die Luft- und Raumfahrt.

9. Wie ist Nimonic zu lagern, um eine Oberflächenkontamination zu vermeiden?
Trocken lagern, vor Chlorsalzen und Verpackungsölen schützen; vor der endgültigen Wärmebehandlung alle Rückstände entfernen. Die übliche gute Praxis verhindert Heißkorrosion und Kontamination.

10. Was ist der Hauptunterschied zwischen Nimonic und Inconel?
Nimonic konzentriert sich auf γ′-Ausscheidungshärtung und Kriechfestigkeit für den Einsatz in Heißprofilen in Turbinen; die Inconel-Familie umfasst sowohl Mischkristall- als auch ausgehärtete Typen mit breiteren Korrosionsbeständigkeitsoptionen. Passen Sie die Legierung an die Umgebung und die Belastung an.