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(diǎn)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(jì)可以集中考慮優(yōu)化其使用性能。如對(duì)于鎳基高溫合金,可通過(guò)調(diào)整成分使γ’含量達(dá)60%或更高,從而在高達(dá)合金熔點(diǎn)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(diǎn),可根據(jù)零件的使用需要,設(shè)計(jì)、制造出近終形或無(wú)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(qiáng)度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)上用量較大的K4169合金,其650℃拉伸強(qiáng)度為1000MPa、屈服強(qiáng)度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa應(yīng)力下的持久壽命為200小時(shí)。已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的擴(kuò)壓器機(jī)匣及航天發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí),拉伸強(qiáng)度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小時(shí)的持久強(qiáng)度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)。這是國(guó)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(dòng)機(jī)的一級(jí)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(xì)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。
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(mén)、****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(mén)要求耐腐蝕性能的容器、構(gòu)件、工具和零件等
結(jié)構(gòu)組織
鐵素體相的形成:對(duì)奧氏體不銹鋼性能的影響
F相的出現(xiàn)一般都對(duì)奧氏體不銹鋼的性能帶來(lái)不利的影響:如使熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大;鋼的耐點(diǎn)蝕性下降,在諸多腐蝕環(huán)境(如尿素生產(chǎn))中耐蝕性劣化;在高溫下加長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí),F(xiàn)相會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)棣蚁嗍逛撟兇嗟鹊取?
含量的粗略判定
Creq=%Cr+1.5×%Si+%Mo,Nieq=%Ni+30×(%C+%N)+0.5×%Mn
鐵素體相的
根本的辦法是提高鋼中奧氏體形成元素的含量。Ni是 的元素,但是從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),Mn和N也受到人們的重視。特別是N,其抑制鐵素體形成的能力為Ni的30倍,同時(shí)又有改善耐蝕性和提高強(qiáng)度的作用.
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