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鎳基高溫合金的發(fā)展趨勢(shì) 以鎳為基體(含量一般大于50％) 在650～1000℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗燃?xì)飧g能力的高溫合金。 發(fā)展過(guò)程 鎳基高溫合金(以下簡(jiǎn)稱鎳基合金)是30年代后期開(kāi)始研制的。英國(guó)于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高蠕變強(qiáng)度又添加鋁，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國(guó)于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中國(guó)于50年代中期也研制出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50年代后期，由于渦輪葉片工作溫度的提高，要求合金有更高的高溫強(qiáng)度，但是合金的強(qiáng)度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用熔模精密鑄造工藝，發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(jié)晶和單晶高溫合金以及粉末冶金高溫合金。為了滿足艦船和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要，60年代以來(lái)還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
鎳基耐蝕合金多具有奧氏體組織。在固溶和時(shí)效處理狀態(tài)下，合金的奧氏體基體和晶界上還有金屬間相和金屬的碳氮化物存在，各種耐蝕合金按成分分類及其特性如下：
Ni-Cu合金 在還原性介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)于鎳,而在氧化性介質(zhì)中耐蝕性又優(yōu)于銅，它在無(wú)氧和氧化劑的條件下，是耐高溫氟氣、氟化氫和＊＊＊的的材料（見(jiàn)金屬腐蝕）。
Ni-Cr合金 主要在氧化性介質(zhì)條件下使用。抗高溫氧化和含硫、釩等氣體的腐蝕，其耐蝕性隨鉻含量的增加而增強(qiáng)。這類合金也具有較好的耐氫氧化物（如NaOH、KOH）腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕的能力。
Ni-Mo合金 主要在還原性介質(zhì)腐蝕的條件下使用。它是耐yan酸腐蝕的的一種合金，但在有氧和氧化劑存在時(shí)，耐蝕性會(huì)顯著下降。
Ni-Cr-Mo(W)合金 兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化－還原混合介質(zhì)條件下使用。這類合金在高溫氟化氫氣中、在含氧和氧化劑的yan酸、＊＊＊溶液中以及在室溫下的濕lv氣中耐蝕性良好。
Ni-Cr-Mo-Cu合金 具有既耐硝酸又耐硫酸腐蝕的能力，在一些氧化-還原性混合酸中也有很好的耐蝕性。
沉淀硬化鋼常用牌號(hào)：
17-4PH/0Cr17Ni4Cu4Nb/05Cr17Ni4Cu4Nb/AISI630,UNS S17400/SUS630/X5CrNiCuNb16-4/PH15-7Mo/（UNS S15700、SUS 632）0Cr15Ni7Mo2Al/ AM-350(UNS S35000/SUS 633)0Cr16Ni4Mo3N/17-7PH(SUS 631) 07Cr17Ni7Al/UNS S17700/AISI 631/ PH13-8Mo/0Cr13Ni8Mo2Al（UNS S13800、XM13/04Cr13Ni8Mo2Al/15-5PH（UNS S15500、XM12）1.4545/XM-12/05Cr15Ni5Cu4Nb/0Cr15Ni5Cu4Nb/Custom-455/00Cr12Ni8Cu2TiNb /AM-355(634型) AM350/0Cr16Ni4Mo3N
沉淀硬化型鋼為馬氏體型沉淀硬化不銹鋼，有較高的強(qiáng)度、耐蝕性、抗氧化性，熱加工性能良好，可加工性與同等硬度的馬氏體型不銹鋼相似。在固溶、時(shí)效狀態(tài)下，可用不銹鋼的焊接方法進(jìn)行焊接。
熱處理規(guī)范
(1)固溶1020～1060℃快冷;
(2)480℃時(shí)效,經(jīng)固溶處理后,470～490℃空冷;
(3)550℃時(shí)效,經(jīng)固溶處理后,540～560℃空冷;
(4)580℃時(shí)效,經(jīng)固溶處理后,570～590℃空冷;
(5)620℃時(shí)效,經(jīng)固溶處理后,610～630℃空冷。
用途
用于制造在400℃以下工作的高強(qiáng)度耐蝕件，如飛機(jī)中的重要螺栓、銷等緊固件、發(fā)動(dòng)機(jī)零件及閥門、＊＊＊＊具等添加銅的沉淀硬化型鋼種。用于制造軸類、汽輪機(jī)部件。廣泛用于航空、石油、化工、紡織、食品、醫(yī)療器械等部門要求耐腐蝕性能的容器、構(gòu)件、工具和零件等
GH99 эп693 高合金化的鎳基時(shí)效合金，有較高的熱強(qiáng)性，900℃以下可以長(zhǎng)期使用，工作溫度可達(dá)1000℃，合金的組織，具有滿意的冷熱加工成型和焊接工藝性能。
GH105 Nimonic105 可制造發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫渦輪葉片，對(duì)振動(dòng)、燃?xì)飧g、應(yīng)力扭曲、彎曲等復(fù)雜應(yīng)力的耐受能力好。
GH128 合金具有高的塑性，較高的持久蠕變強(qiáng)度以及良好的抗氧化性和沖壓、焊接性能。其綜合性能優(yōu)越，可在950℃以下長(zhǎng)期使用。
GH141 Rene41 合金在650~900范圍內(nèi)，具有高的拉伸和持久蠕變強(qiáng)度和良好的抗氧化性能，
GH145 InconelX-750 合金在980℃以下具有良好的強(qiáng)度，良好的抗腐蝕和抗氧化性能，而且也有的低溫性能，成型性能也好，主要用作和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)部件。
GH163 C263 合金在800℃以下使用時(shí)具有較高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，良好的冷熱疲勞性能，應(yīng)變時(shí)效裂紋傾向性小。合金的塑性及冷熱加工成型性能、焊接性能好，在540~870溫度范圍內(nèi)有極好的強(qiáng)度。用于發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的筒、安裝邊及其他承力部件。
GH182 Hastelloy 合金在650~1040溫度范圍內(nèi)具有好的高溫性，好的韌性和耐蝕性，其基本耐蝕性能與NS334相同
GH199 эп199 該合金具有較高的高溫強(qiáng)度，優(yōu)良的抗氧化性能和一定的可焊性能，可在950℃下長(zhǎng)期使用。
GH202 эп202 合金具有較高的強(qiáng)度和塑性，滿意的成型性能和焊接性能，以及良好的耐腐蝕抗氧化性能，合金在-253~850℃范圍內(nèi)組織性能，是深冷和高溫條件使用的多用途合金。
GH220 эп220 高合金化、高性能的鎳基難變形合金
超級(jí)馬氏體不銹鋼
顯組織
超級(jí)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(qiáng)度和韌性。根據(jù)含鎳量的不同、熱處理?xiàng)l件的差異，一些牌號(hào)的超級(jí)馬氏體不銹鋼基體顯組織中可能會(huì)出現(xiàn)10％～40％的細(xì)小彌散狀殘留奧氏體。對(duì)于含鉻16％等級(jí)的超級(jí)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(xì)晶粒回火馬氏體，在鋼板交貨之前一般都經(jīng)過(guò)淬火加回火處理。
機(jī)械性能
超級(jí)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(qiáng)度高和低溫韌性好的特點(diǎn)。典型的機(jī)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(guò)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(yán)格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過(guò)冶煉工藝的不斷改進(jìn)，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(dá)6.5％）和鉬（ 含量2.5％），從而開(kāi)發(fā)出了超級(jí)馬氏體不銹鋼。這種材料在加工制造過(guò)程中又采取了特殊的工藝措施，使得新的超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過(guò)了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。
超級(jí)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(hù)金屬極電弧焊（GMAW或SMAW），氣體保護(hù)鎢電弧焊（GTAW）。埋弧焊（SAW）和勵(lì)磁線圈電弧焊（FAW）。對(duì)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(duì)生產(chǎn)直縫焊管是一種經(jīng)濟(jì)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(jí)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(duì)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(shì)。但是，在高溫和有二氧化碳存在的腐蝕條件下，會(huì)產(chǎn)生一般腐蝕和局部腐蝕，在二氧化碳和硫化氫同時(shí)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(kāi)發(fā)了不同牌號(hào)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。
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