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Omega301合金硬度與耐磨損特性的分析>>
高產(chǎn)量單螺桿擠出機(jī)目錄及參數(shù)>>
各類常用塑料的吸水率，成型推薦溫度及干燥時間表>>
擠出機(jī)報價前我們需要了解的基本情況(中英文)>>
螺桿制造前的圖紙準(zhǔn)備問題>>
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主要雙金屬合金材料元素及其物理性能>>
Omega 301合金介紹
由于碳化鎢顆粒均勻地分散在硬質(zhì)、耐腐蝕的鎳基合金里，Omega 301合金兼具了101合金的極高耐磨損性及201合金的極強(qiáng)耐腐蝕性。根據(jù)這一特性，以301合金為襯里的雙金屬機(jī)筒，在用于氯化聚氯乙烯CPVC、氯化聚乙烯CPE、聚化四氟乙烯PTFE、聚化炳烯酸PAA等塑膠，以及以玻璃纖維、二氧化碳和碳酸鈣填充的幾乎所有各種樹脂成型方面，表現(xiàn)出了優(yōu)良的耐用特性。
301合金的成分和性能，與美國Xaloy公司的X-800合金相當(dāng)。
1) 301合金的化學(xué)成分范圍如下：
|
碳 |
錳 |
硅 |
硼 |
鉻 |
鐵 |
鎳 |
鈷 |
鎢 |
|
1.3～3.5 |
1.0～最大值 |
2.0～6.0 |
2.0～4.5 |
5～ |
5～ |
平衡 |
3～ |
30～ |
2) 301合金的物理性能如下：
|
硬度HRC |
比重 |
密度 |
極限抗拉 |
斷裂 |
溶點范圍 |
熱膨脹系數(shù) |
導(dǎo)熱系數(shù) |
|
55～65 |
10.11 |
0.37～0.40 |
6萬磅/ |
0.18% |
1800°F～1900°F |
5.57×10 -6/ °F |
19.2BTU/小時/平方英尺/英尺/°F |
3) 301合金的技術(shù)特點如下：
301合金的宏觀硬度與101合金相似，但就金屬的耐磨損性能來說，我們不只要考慮宏觀硬度，而更要考慮其顯微硬度。在母材用鋼和301合金襯層之間存在著一個狹窄而均勻的合金擴(kuò)散區(qū)域，該區(qū)域努氏顯微硬度為KHN 700(相當(dāng)于HRC58～59)，而301合金里的碳化物平均努氏顯微硬度則為KHN 2000，這是301合金特別耐磨損的主要原因。
在許多應(yīng)用情況下，301合金的耐腐蝕性能與201合金相同，在稀鹽酸、稀硫酸、濃硫酸、稀氟酸和多種常用化學(xué)溶濟(jì)中，表現(xiàn)出優(yōu)越的抗腐蝕性。
在ALPHA LFW-1型試驗機(jī)進(jìn)行的磨損試驗證明，301合金抗粘附耐腐蝕性較高。這些試驗使用美國鋼鐵學(xué)會AISI 4620垂直載荷為300磅的標(biāo)準(zhǔn)鋼環(huán)（HRC58～63）進(jìn)行的。鋼環(huán)以每分鐘71英尺的速度壓著試塊旋轉(zhuǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)301合金優(yōu)于其他各種各樣耐磨材料和抗磨鍍層。
301合金在高溫下性能極好，其室溫硬度為HRC 55～64。當(dāng)其工作溫度在482℃以下，301合金仍能夠保持硬度HRC 50以上；若短期經(jīng)受高達(dá)816℃的溫度時，不影響其總體室溫硬度。但是，301合金的正常使用溫度不宜超過482℃。
上海原元康機(jī)械設(shè)備有限公司
總工程師室
Omega 301合金硬度與耐磨損特性的探討
眾所周知，解決塑膠擠出機(jī)和塑膠注塑機(jī)心臟部件磨損在材料應(yīng)用上的最佳方法，是選擇雙金屬螺桿，匹配雙金屬機(jī)筒的應(yīng)用。而要解決這些部件在腐蝕工況條件下的磨損，就必須探討301合金（美國XALOY公司將此種合金稱之為X-800合金）雙金屬機(jī)筒襯里的磨損機(jī)理。
1、要探討上述這個機(jī)理，我們首先要知道α301是一種什么樣的合金材料，其組織成份見下表：
|
碳 |
錳 |
硅 |
硼 |
鉻 |
鐵 |
鎳 |
鈷 |
鎢 |
|
1.3～3.5 |
1.0～最大值 |
0.5～3.3 |
1.0～3.0 |
5～ |
5～ |
平衡 |
3～ |
30～ |
上表301合金組織結(jié)構(gòu)的特點是，相溶性較差的高耐磨損碳化鎢微細(xì)顆粒彌散在鎳基材料中，這些顆粒所占比例約為30%左右。鎳基材料起到抗腐蝕作用，在許多應(yīng)用情況下，其耐腐蝕性能與201合金相同，在稀鹽酸、稀硫酸、濃硫酸、稀氟酸和多種常用化學(xué)溶濟(jì)中，表現(xiàn)出優(yōu)越的抗腐蝕性。同時，在高溫狀態(tài)下合金內(nèi)部所生成的碳化鎳、碳化硅、碳化鉻等碳化物分子，尤其有了比例更大的碳化鎢顆粒則起到了高抗磨損作用；
2、有一個人們常常忽視的因素,這個因素其實在很大程度上左右了301合金襯里的耐磨損性能，即目前國內(nèi)外雙金屬機(jī)筒合金襯里的成形方法大部分是離心式鑄造。由于301合金中的碳化鎢比重遠(yuǎn)大于鎳基材料，受離心力的作用，這些占合金比例達(dá)30%左右的顆粒在離心過程中更接近于與母材的接合面，而不是機(jī)筒的內(nèi)壁。也就是說，起到高抗磨損中堅力量的碳化鎢合金顆粒并不是均勻地分散在合金襯里的組織結(jié)構(gòu)中。這是碳化鎢在301合金中的存在狀況，與上述提到的在高溫狀態(tài)下301合金內(nèi)部所生成的碳化鎳、碳化硅、碳化鉻等碳化物分子在合金中的存在狀況的根本區(qū)別；
3、上述提到的301合金里以碳化鎢為主，輔以各種其它碳化物成份的微細(xì)顆粒，其平均努氏顯微硬度為KHN2000，這是301合金特別耐磨損的主要原因。而根據(jù)上面表述的301合金組織特征，我們了解到由于這些碳化物微細(xì)顆粒是彌散性地分布在鎳的基體中，而且不均勻，因此無論是采用洛氏硬度計，或是維氏硬度計，這些宏觀硬度計的探頭不可能真正探測在碳化物本體上，它們所檢測出的硬度值就存在二個顯著特點：一是從數(shù)值上來看，隨機(jī)檢測硬度值的范圍比較寬，例如HRC硬度值可以從50到64；而由于WC分布的不均勻性，合金層的某些區(qū)域硬度值甚至還會更低。二是所檢測到的301合金硬度值，其實是一種宏觀硬度，僅僅從宏觀上表示了301合金的一個隨機(jī)硬度值，并不能反映合金的真正平均硬度。試想如果金鋼砂分布在泥土里，你的腳踩在上面，會感覺到金剛沙的硬度嗎？
4、當(dāng)用戶使用擠出機(jī)生產(chǎn)的塑膠材料，如果這個材料對機(jī)筒是以腐蝕為主的磨損減量，例如氯化聚氯乙烯CPVC、氯化聚乙烯CPE、聚化四氟乙烯PTFE、聚化炳烯酸PAA等塑膠，填充入百分比不太多的玻璃纖維、二氧化碳和碳酸鈣等，最合適的是使用301合金機(jī)筒。因為它含鐵量低，是一種不活躍的合金材料，基本上能夠抗住各種酸類的腐蝕；而當(dāng)用戶使用擠出機(jī)生產(chǎn)的塑膠材料，如果這個材料對機(jī)筒是以物理擠壓接觸為主的磨損（或被稱為摩擦磨損），例如金屬粉末添加在PVC中的擠出。雖然PVC在加熱過程中會分解出氯離子，有腐蝕金屬的傾向，但這種材料在加工過程中卻主要表現(xiàn)為材料中的金屬粉末對機(jī)筒內(nèi)壁的強(qiáng)烈擠壓而導(dǎo)致的摩擦磨損。如果選用以301合金為襯里的雙金屬機(jī)筒，當(dāng)這些金屬粉末擠壓機(jī)筒內(nèi)壁時，在接觸磨損中它帶走了鎳這個基材，同時也就帶走了碳化鎢顆粒。皮之不存，毛將焉附，這是人人明白的道理?？上н@些碳化鎢顆粒還沒有起到它應(yīng)有的抗磨損作用就給帶走了，這就不能錯怪301合金的抗磨損作用了。
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高產(chǎn)量單螺桿擠出機(jī)目錄及參數(shù)
Catalog and Data of High-output Single Screw Extruders
|
型號TYPE |
SJB45－ |
SJB65－ |
SJB90－ |
SJB120－ |
SJB150－ |
SJW150－ |
|
|
25 28 |
25 28 30 |
25 28 30 |
25 28 30 |
25 28 |
6 |
||
|
螺桿直徑 |
45mm |
65mm |
90mm |
120mm |
150mm |
160 |
|
|
有效長度 |
25D 28D |
25D 28D 30D |
25D 28D 30D |
25D 28D 30D |
25D 28D |
6D |
|
|
主電機(jī)功率 |
7.5Kw7.5Kw |
30Kw40Kw40Kw |
75Kw90Kw90Kw |
80Kw110Kw110Kw |
140Kw200Kw |
50Kw |
|
|
電機(jī)形式 |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
直流D.C. |
|
|
螺桿轉(zhuǎn)速 r/min |
120 140 |
120 110 120 |
110 110 100 |
84 90 100 |
70 75 |
50 |
|
|
加熱段/控制段 |
3/3 4/4 |
4/4 4/4 5/5 |
5/5 5/5 6/6 |
5/5 6/6 7/7 |
8/8 9/9 |
1/1 |
|
|
冷卻方式 |
風(fēng)冷AIR |
風(fēng)冷AIR |
風(fēng)冷AIR |
風(fēng)冷AIR |
風(fēng)冷AIR |
風(fēng)冷AIR |
|
|
加熱功率 |
8Kw 9 Kw |
16Kw 16Kw 19Kw |
28Kw 28Kw 32Kw |
52Kw 52Kw |
70Kw 72Kw |
9Kw |
|
|
機(jī)筒材質(zhì) |
雙金屬BImetaL |
雙金屬BImetaL |
雙金屬BImetaL |
雙金屬 |
雙金屬BImetaL |
雙金屬BImetaL |
|
|
加料套形式 |
光套 開槽SMOOTH GROOVED |
光套 開槽 開槽 |
光套 開槽 開槽 |
光套 開槽 |
開槽 開槽 |
光套 |
|
|
螺桿材質(zhì) |
雙金屬/氮化鋼 |
雙金屬/氮化鋼 |
雙金屬/氮化鋼 |
雙金屬 |
雙金屬/氮化鋼 |
氮化鋼 |
|
|
中心高 |
1000mm |
1000mm |
1000mm |
1000mm |
1100mm |
||
|
最高產(chǎn)量kg/hr |
HDPE |
70 |
150 |
350 |
450 |
650 |
|
|
SPVC |
48 |
120 |
300 |
300 |
500 |
1000 |
|
|
PS |
|
100 |
360 |
500 |
|
|
|
注：交流電機(jī)調(diào)速有三種方式供選擇：滑差、整流子及調(diào)頻調(diào)速
There are three A.D. adjustable speed ways could be chosen.
各類常用塑料的吸水率，成型推薦溫度及干燥時間表
|
料名 |
吸水率% |
干燥溫度 |
干燥時間 |
料名 |
吸水率% |
干燥溫度 |
干燥時間 |
|
|
PS |
0.1~0.3 |
75C~85C |
2小時以上 |
PPO |
0.37 |
85C~95C |
2~4小時 |
|
|
AS |
0.2~0.3 |
75C~85C |
2~4小時 |
聚縮酸 |
0.12~0.25 |
80C~90C |
2~4小時 |
|
|
ABS |
0.2~0.3 |
80C~100C |
2~4小時 |
PC |
0.1~0.3 |
100C~120C |
2~10小時 |
|
|
亞克力 |
0.2~0.4 |
80C~100C |
2~6小時 |
硬質(zhì)PVC |
0.1~0.4 |
60C~80C |
1小時 |
|
|
PE |
0.01以下 |
70C~80C |
1小時 |
PBT |
0.30 |
130C~140C |
2~5小時 |
|
|
PP |
0.01以下 |
70C~80C |
2~4小時 |
FR-PET |
0.10 |
130C~140C |
2~5小時 |
|
|
PPO |
0.14 |
105C~120C |
2~4小時 |
聚琉胺 |
1.5~3.5 |
80C |
2~10小時 |
|
|
結(jié)晶性塑膠一般溫度控制 |
非結(jié)晶性塑料 |
|
||||||
|
|
料管溫度C |
噴出料溫度C |
射出壓力KG/Cｍ |
|
料管溫度C |
噴出料溫度C |
射出壓力KG/Cｍ |
|
|
高密度PE |
210C后降溫 |
200~220 |
500~1500 |
PS-一般用 |
180~240 |
190~260 |
400~1300 |
|
|
PP |
200~270 |
210~280 |
400~1000 |
ABS |
200~230 |
200~240 |
800~1500 |
|
|
耐能6 |
225~280 |
240~280 |
700~1000 |
亞克力一般用 |
180~220 |
200~230 |
700~1500 |
|
|
尼能6.6 |
260~280 |
270~310 |
600~1500 |
PC |
260~310 |
280~320 |
800~1500 |
|
|
DELRIN |
180~200 |
190~220 |
800~1100 |
變性PPO |
240~280 |
250~300 |
850~1400 |
|
|
鳩拉康 |
220~270 |
230~280 |
400~1000 |
硬質(zhì) |
165~185 |
175~195 |
1000~1500 |
|
注一: 以上是以不添加玻璃線維等增強(qiáng)劑和填充料的塑膠為標(biāo)準(zhǔn)。
注二: 機(jī)筒內(nèi)之熔料溫度通常要高于機(jī)筒外實際控制溫度，以擠出端料溫顯示為準(zhǔn)。
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擠出機(jī)報價前我們需要了解的基本情況
Before our quotation for an extruder (Line), we have to learn first
1、 用戶計劃生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品？如果有可能，請?zhí)峁﹫D片，尤其是在計劃塑膠異型材
的擠出中。
What about the product a customer will going to make? If possible, please show us the picture of this product，specially the profiles.
2、用戶計劃運行哪一種塑膠材料？該塑膠中有沒有其它增強(qiáng)劑或添加物？分別占多少百分比？
What kind of plastic material a customer will going to run? Is there any enhancer or filler will be inside this material? What about the percentage of the enhancer or filler?
3、用戶對產(chǎn)量的要求是什么？
What about the extruder output a customer will want to get?
4、用戶有哪一些其他的相關(guān)要求？
Any other more requirement a customer has right now?
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Chief engineer office engineer / Shanghai Omega Machinery Co., Ltd
螺桿制造前的圖紙準(zhǔn)備問題
螺桿制造前，我們常常會遇到技術(shù)資料準(zhǔn)備問題，首當(dāng)其沖的就是螺桿圖紙。我們往往會遇見以下二個情況：
一是用戶提供了比較正規(guī)的圖紙，而我們往往會發(fā)現(xiàn)在用戶的圖紙中缺失一些尺寸，必須要依靠我們的經(jīng)驗，依靠我們與用戶的進(jìn)一步溝通來予以補(bǔ)全。在這種情況下，我們一般不需要用戶對他們的擠出機(jī)工況條件及運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)提供任何信息，因為我們不必要參予任何修改意見，我們僅僅完善螺桿尺寸，而這些完善一般不會改變用戶的擠出狀況。
一般情況下，這個完善圖紙的工作是免費的。
二是用戶對他們的擠出機(jī)運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)不滿意，要求我們對螺桿予以優(yōu)化設(shè)計。這個重新設(shè)計目的或是為了提升擠出機(jī)的產(chǎn)量，或是為了減低擠出機(jī)的電力消耗，或是為了改善擠出機(jī)的塑化能力，也可能是為了件該擠出機(jī)用于擠出不同種類的高分子材料，或得到不同的塑膠制品。在這些情況下，我們通常需要用戶向我們提供一些必要的原擠出機(jī)運轉(zhuǎn)信息（ 見我公司文件【More original information we need for redesign】），同時由于任何重新設(shè)計的工作均需要我們投入一定的工作量，以及必然會承擔(dān)一定的風(fēng)險，因此我們需要用戶額外承擔(dān)一定的設(shè)計費用。
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中外雙金屬機(jī)筒合金層牌號對照表
|
生產(chǎn)廠家 |
耐磨型合金牌號 |
耐腐蝕型合金 |
既耐磨又耐腐蝕合金牌號 |
|
美國 XALOY 公司 |
* X-102 |
* X-309 |
X-800 |
|
上海原元康 |
Omega 101 |
Omega 201 |
Omega 301 |
|
日本制鋼所 |
－ |
N alloy 60 S |
N alloy 2000 |
|
日本神戶制鋼 |
C-105 |
C-700 |
C-300 |
|
日本日立制鋼 |
H-10 |
H-303 |
H-70 |
|
瑞士 BERNEX 公司 |
A 110 |
C 240 |
－ |
|
意大利 REILOY 公司 |
Reiloy 112 |
Reiloy 115 |
Reiloy 200 |
|
意大利 EUROVITI |
E 100 |
E 30（鈷基） |
E 800 |
備注：1、*美國 XALOY公司合金舊牌號分別為X-101和X-305;
2、目前雙金屬產(chǎn)品在世界上尚無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各生產(chǎn)廠家一般均參照美國 XALOY公司的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)而制訂各公司自己的生產(chǎn)達(dá)標(biāo)要求，包括合金 成分及其牌號。
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以雙金屬技術(shù)修復(fù)螺桿的工藝及優(yōu)勢
以雙金屬技術(shù)修復(fù)螺桿的一般工藝走向如下：
A、將螺棱外徑在保證與螺桿底徑同軸的前提下，磨削至其最大磨損處外徑;
B、在預(yù)熱和緩慢冷卻的熱應(yīng)力緩沖保障措施下，在螺棱表面噴焊一層硬度為HRC58～62的自溶性鎳基粉末，單邊厚度控制為≥1.5mm ;
C、粗、精磨削螺棱外徑，按螺棱原導(dǎo)程磨削螺棱前后二個側(cè)面，磨削底徑后，拋光和消應(yīng)力處理螺桿。
由于常規(guī)滲氮螺桿有限的滲氮層厚度，以及氮離子從金屬表面向內(nèi)部滲透的遞減，這個滲氮層還不可避免地存在明顯的硬化梯度。滲氮螺桿這一先天的不足導(dǎo)致其使用壽命相對于硬化層比其厚了3～4倍，又不存在硬化梯度的雙金屬螺桿來就要低得多。雙金屬螺桿的這一硬度優(yōu)勢尤其是在用戶生產(chǎn)改性塑膠，需要添加各種增強(qiáng)劑和填充劑時，就表現(xiàn)的更為淋漓盡致。
因此，經(jīng)過以上雙金屬加層工藝修復(fù)的螺桿，已經(jīng)完全被改造成了一支雙金屬形態(tài)的螺桿，其使用壽命比用戶原始購買的普通滲氮螺桿，在理論上提高4倍以上就不足為奇了。
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重新設(shè)計單螺桿擠出機(jī)機(jī)筒螺桿的信息需求
就單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒螺桿而言，為了使得我們對用戶所要求的重新設(shè)計取得一次性的圓滿成功，我們往往需要用戶提供他們擠出機(jī)運行的下列主要數(shù)據(jù):
1）用戶將使用的是什么塑膠材料？如果是二種或以上的材料配混在一齊，或者還有其它增強(qiáng)材料，其它填充材料，或甚至還有其它形狀的回收材料配比混入將要運行的塑膠材料中，請用戶分別告訴我們這些材料的配混百分比；
2）用戶將要制造的塑膠產(chǎn)品是什么？因為不同形狀的產(chǎn)品，由于擠出背壓可能完全不同，因此機(jī)筒和螺桿的設(shè)計也會完全不同；
3）是什么問題導(dǎo)致用戶原始的機(jī)筒螺桿不能夠滿足使用要求？即用戶的原始機(jī)筒螺桿存在有哪些不足之處需要改進(jìn)？例如是因為塑化不充分？或是因為產(chǎn)量提不高？或是因為能耗過大？或是因為部件使用壽命太短？...如果是其中的某一個問題，請用戶告訴我們希望具體改進(jìn)的目標(biāo)；
4）用戶原始擠出機(jī)的主電機(jī)功率是多少？擠出機(jī)所允許的螺桿的原始轉(zhuǎn)速范圍是多少？擠出機(jī)原始的最大產(chǎn)量是多少？
5）希望用戶盡可能提供他們原始的機(jī)筒螺桿圖紙，以方便我們分析問題所在；
6）用戶如果無法提供原始的機(jī)筒螺桿圖紙，我們?nèi)匀幌Ｍ脩裟軌蛱峁┧麄兊臋C(jī)筒螺桿原始結(jié)構(gòu)形式，例如螺桿的長徑比，螺桿屏障結(jié)構(gòu)，螺桿混煉結(jié)構(gòu)，等等；
7）對所有需要重新設(shè)計的機(jī)筒螺桿，我們?nèi)匀恍枰脩籼峁┻@些部件與減速箱的連接尺寸及機(jī)筒外徑尺寸。
請支持配合。
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主要雙金屬合金材料元素及其物理性能
|
項 次 |
雙金屬機(jī)筒Omega 101合金 |
雙金屬螺桿FX4合金 |
|
|
主要 |
碳 |
2.0～4.0 |
0.5～最大值 |
|
錳 |
2.0～最大值 |
- |
|
|
硅 |
1.5～最大值 |
3.0～最大值 |
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硼 |
0.5～1.2 |
2.0～4.0 |
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鉻 |
0.7～1.8 |
10～20 |
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鐵 |
平衡 |
5～25 |
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鎳 |
2.5～5.0 |
平衡 |
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鈷 |
－ |
- |
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鎢 |
－ |
- |
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洛氏硬度C |
58～64 |
58～60 |
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比重 |
7.58 |
10.1 |
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密度：磅/立方英尺 |
0.274 |
0.37～0.40 |
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極限抗拉強(qiáng)度 |
≥50.000 磅/平方英寸 |
≥60.000磅/平方英寸 |
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斷裂應(yīng)變 |
0.30% |
0.22% |
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溶點范圍 |
2020～2060 °F |
1800～2000°F |
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熱膨脹系數(shù) Coefficient thermal expansion |
15℃～250℃平均12.6×10-6 / °F |
5.57×10-6/°F |
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導(dǎo)熱系數(shù) |
17.5BTU/hr/平方英寸 |
19.2 BTU/hr/平方英寸 |
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