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鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是:
1. 具有更寬的成分范圍 由于可不必兼顧其變形加工性能,合金的設(shè)計可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。如對于鎳基高溫合金,可通過調(diào)整成分使γ’含量達60%或更高,從而在高達合金熔點85%的溫度下,合金仍能保持優(yōu)良性能。
2. 具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域 由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點,可根據(jù)零件的使用需要,設(shè)計、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
根據(jù)鑄造合金的使用溫度,可以分為以下三類:
第YI類:在-253~650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能,特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動機上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應(yīng)力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發(fā)動機中的擴壓器機匣及航天發(fā)動機中各種泵用復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等。
第二類:在650~950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金,950℃時,拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動機渦輪葉片、導(dǎo)向葉片及整鑄渦輪。
第三類: 在950~1100℃ 使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金,1100℃、130MPa的應(yīng)力下持久壽命大于100小時。這是國內(nèi)使用溫度ZUI高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發(fā)動機的一級渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術(shù)的不斷提高,新的特殊工藝也不斷出現(xiàn)。細晶鑄造技術(shù)、定向凝固技術(shù)、復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件的CA技術(shù)等都使鑄造高溫合金水平大大提高,應(yīng)用范圍不斷提高。
============耐蝕合金高溫合金是什么材料==================
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超級馬氏體不銹鋼
顯組織
超級馬氏體不銹鋼典型的基體金屬顯組織為回火馬氏體。這種低碳回火馬氏體組織具有很高的強度和韌性。根據(jù)含鎳量的不同、熱處理條件的差異,一些牌號的超級馬氏體不銹鋼基體顯組織中可能會出現(xiàn)10%~40%的細小彌散狀殘留奧氏體。對于含鉻16%等級的超級馬氏體不銹鋼,顯組織中可能出現(xiàn)少量的δ鐵素體。為了獲得理想的細晶粒回火馬氏體,在鋼板交貨之前一般都經(jīng)過淬火加回火處理。
機械性能
超級馬氏體不銹鋼不僅具有較好的耐腐蝕性、可焊接性,而且具有強度高和低溫韌性好的特點。典型的機械性如下:
延伸率大于12%
焊接性能
馬氏體不銹鋼含鉻13%,由于鐵素體晶粒在焊接過程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,這類不銹鋼的用途嚴格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過冶煉工藝的不斷改進,降低了馬氏體不銹鋼中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的鎳( 含量達6.5%)和鉬( 含量2.5%),從而開發(fā)出了超級馬氏體不銹鋼。這種材料在加工制造過程中又采取了特殊的工藝措施,使得新的超級馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。
超級馬氏體不銹鋼的焊接可以采用人們熟悉的焊接工藝,諸如氣體保護金屬極電弧焊(GMAW或SMAW),氣體保護鎢電弧焊(GTAW)。埋弧焊(SAW)和勵磁線圈電弧焊(FAW)。對于環(huán)縫焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW,直縫焊大多數(shù)使用SAW。但是,激光焊和電子束焊也非常有吸引力。激光焊對生產(chǎn)直縫焊管是一種經(jīng)濟的焊接方法。由于冷卻速度快,在焊縫中可以獲得全馬氏體顯組織,從而得到很好的韌性和滿意的耐蝕性。
耐蝕性能
超級馬氏體不銹鋼由于含碳量低,相當(dāng)于提高了基體金屬中含鉻量的比例,所以耐腐蝕性好。
對于弱酸性腐蝕環(huán)境,超馬氏體不銹鋼有取代其它耐蝕合金的趨勢。但是,在高溫和有二氧化碳存在的腐蝕條件下,會產(chǎn)生一般腐蝕和局部腐蝕,在二氧化碳和硫化氫同時存在的腐蝕條件下,必須考慮在室溫下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋和在高溫下產(chǎn)生的局部腐蝕和一般腐蝕。根據(jù)腐蝕條件的不同(如CO2或CO2+H2S),開發(fā)了不同牌號的超馬氏體不銹鋼(含鉬或不含鉬)。這種超13Cr不銹鋼已成功地應(yīng)用于北海地區(qū)的Gullfaks油田和Asgard油田。