鐵基高溫合金

鐵基高溫合金是一種在600~800攝氏度高溫下有一定強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕的材料。主要以鐵為基體、含一定量鉻和鎳的奧氏體合金。

基本介紹

• 中文名：鐵基高溫合金
• 外文名：High-temperature alloy
• 材料：鐵為基體、含一定量鉻和鎳
• 用途：抗氧化、抗燃氣腐蝕的材料

發展過程

鐵基高溫合金是從奧氏體不鏽鋼發展起來的。40年代，發現18-8型不鏽鋼中加入鉬、鈮、鈦等元素可提高這種鋼在500～700℃條件下的持久強度，從而製成以美國牌號 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)為代表的加工硬化型奧氏體耐熱鋼。為了適應航空工業對耐高溫材料的需要，發展出一系列沉澱強化型Fe-Ni-Cr系、Fe-Ni-Co-Cr系高溫合金，如A286、Incoloy 901等。第二次世界大戰期間，德、日等國迫於戰爭需要和鎳資源缺乏,發展出Fe-Cr-Mn系、Fe-Ni-Cr-Mn系高溫合金。這樣就逐步形成鐵基高溫合金系列。50年代，美國為節約鎳資源還研製出無鎳的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金,用於製造燃氣輪機部件。中國結合本國資源條件，於50年代末開始研製鐵基合金，發展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶強化型、沉澱強化型的高溫合金,如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。

成分和性能

鐵基高溫合金中的鎳是形成和穩定奧氏體的主要元素,並在時效處理過程中形成Ni₃(Ti、Al)沉澱強化相。鉻主要用來提高抗氧化性、抗燃氣腐蝕性。鉬、鎢用來強化固溶體。鋁、鈦、鈮用於沉澱強化。碳、硼、鋯等元素則用於強化晶界。鐵基高溫合金按製造工藝可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金，按強化方式可分為加工硬化型、固溶強化型和沉澱強化型高溫合金（見金屬的強化）。一些典型的鐵基高溫合金的成分和性能見表。組織 鐵基高溫合金的基體為奧氏體，主要的沉澱強化相有γ'【Ni₃(Ti、Al)】和γ"(Ni₃Nb)相兩類。此外，還有微量碳化物、硼化物、Laves（如Fe₂Mo)相和δ相等。與鎳基高溫合金組織相比,鐵基合金中相組織較複雜,穩定性較差,容易析出η(如Ni₃Ti)、σ(如Fe_xCr_y)、G(如Fe₆Ni₁₆Si₇)、μ(如Fe₇Mo₆)和Laves等有害相(見合金相)。幾種典型合金的組織見。

合金的熱處理

合金的熱處理主要是固溶處理和時效處理，以獲得合適的晶粒度，分布合理和大小適宜的強化相，有利的晶界狀態，使合金具有良好的綜合性能。例如，用於製造渦輪盤件的材料,晶粒度一般在4～5級；γ'相大小約為100～500┱,均勻分布於基體；晶界有分布均勻的球化了的析出相（如碳化物、Laves相等）。