難加工材料——高溫合金分類

日期： 2017-01-25

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高溫合金具有優良的熱強性、熱穩定性及抗熱疲勞性能。高溫合金的種類很多，一般是以鐵、鎳、鈷為基，添加多重合金元素得到不同用途的高溫合金。常用的添加元素有鈷、鉻、鎢、鉬、鈮、鉭、鈦、鋁、釩、鉿、硼或鋯等。高溫合金按基體元素、強化方法和生產工藝的不同而分成不同類型的高溫合金。 1）按基體元素分類按基體元素的不同，高溫合金可分為以下幾種。（1）鐵基高溫合金（又稱耐熱鋼）。它以鐵為主要成分（>10%），多數以Fe-Ni-Cr故容易為基體，通過添加其他合金元素而形成。鐵基高溫合金含有大量的鐵以穩定奧氏體基體。一般把含鎳25%~60%及寒鐵15%~60%的高溫合金成為鐵鎳基高溫合金，如GH1140，GH2132，GH2135，GH761，GH901，K214等（GH及K字后的第一個阿拉伯數字為分類號，1表示固溶強化鐵基合金；2表示沉淀（時效）強化鐵基合金；3表示固溶強化鎳基合金；4表示沉淀強化鎳基合金；5表示固溶強化鈷基合金；6表示沉淀強化鈷基合金；7表示固溶強化鉻基合金；8表示沉淀強化鉻基合金；其后的二位或三位數字為合金的編號）。（2）鎳基高溫合金。它以鎳為主要成分，含鎳量大于45%，一般以Ni-Cr固溶體為基體，通過添加合金元素而形成。鎳基高溫合金有形變鎳基高溫合金及鑄造鎳基高溫合金之分。屬于這類的合金很多，如GH4033，GH4133，GH4037，GH4049，GH4169，GH220，GH738，K403，K405，K417，K417G，K419等。（3）鈷基高溫合金。鈷基高溫合金可在700~1050℃高溫下使用。它以鈷為主要成分，其典型代表是K610，含鈷量大于58%。由于鈷的價格昂貴、資源短缺，所以國內外軍很少使用，已有的牌號有K640、K644、GH188等。另外，還有鉬基高溫合金、鈮基高溫合金、鈦基高溫合金等，但均未得到廣泛應用。 2）按強化方法分類高溫合金按強化方法的不同可分為以下幾種。（1）固溶強化高溫合金。固溶強化是高溫合金的基本強化手段。這種合金采用的主要合金元素為Co、Cr、Mo、W、Nb、Ta等。我國研制成功了一系列用W、Mo、Nb等元素強化的鎳基和鐵基高溫合金，如GH1016，GH3039，GH1140，GH3044等。（2）沉淀強化（時效硬化）高溫合金。這種合金采用的主要合金元素為Al、Ti、Ta、Hf（γ′、γ″）、C、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Hf（碳化物）等。大多數合金以Ni3Al型γ′相為主要強化相，也有以Ni3Nb型γ″相為強化相的（如GH4169高溫合金）。在鈷基和少數鐵基高溫合金中（如GH2036），也有碳化物作為強化相的。第二相強化在高溫合金中起著非常重要的作用，如GH2302，GH4049，K214，K401等。（3）彌散強化高溫合金。他們一般都以Y2O3、ThO2、HfO2及ZrO2等氧化物作為第二相彌散指點并高度分散在合金計提中，以達到強化的目的，如MGH754、MA6000E等。 3）按生產工藝分類高溫合金按生產方法的不同分為以下幾種。（1）變形高溫合金。這類高溫合金包括馬氏體時效合金，固溶強化奧氏體合金及沉淀硬化奧氏體合金等。它們是通過固溶強化、沉淀硬化及強化晶界等方法獲得高溫性能的，常見的變形高溫合金有GH1015、GH2036、GH3128、GH4133等。（2）鑄造高溫合金。當合金成分和組織復雜、塑性不高，不能經受變形時，可采用精密的鑄造方法使其成型。該類合金有鐵、鎳、鈷基合金，如K211、K417、K640等。（3）定向凝固高溫和。在真空感應爐中熔煉合金，在定向凝固爐中重熔，澆筑成定向凝固鑄件，如DZ3、DZ22、DZ4、DZ38G、DZ202等。（4）單晶高溫合金。該類合金是在真空熔煉爐中熔煉母合金，在真空感應爐中重熔，采用熔模精密鑄造法和定向凝固引晶法制造而成，如DD3、DD8。（5）粉末高溫合金，高溫合金是將合金制成粉末，經熱等靜壓成形，再經鍛造而成的，如FG02-01（FGH95）。這種高溫合金是γ′相沉淀強化鎳基高溫合金，γ′相含量約為50%（體積），組織均勻，晶粒細小，屈服強度高，抗疲勞性能好。

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