超級不銹鋼、鎳基合金是一種特種的不銹鋼,首先在化學成分上與普通不銹鋼不同,是指含高鎳,高鉻,高鉬的一種高合金不銹鋼。其中比較著名的是含6%Mo的鋼(254SMo),這類鋼具有非常好的耐局部腐蝕性能,在海水、充氣、存在縫隙、低速沖刷條件下,有良好的抗點蝕性能(PI≥40)和較好的抗應力腐蝕性能,是Ni基合金和鈦合金的代用材料。其次在耐高溫或者耐腐蝕的性能上,具有更加優(yōu)秀的高溫或者耐腐蝕性能,是304不銹鋼不可取代的。另外,從不銹鋼的分類上,特殊不銹鋼的金相組織是一種穩(wěn)定的奧氏體金相組織。
由于這種特種不銹鋼是一種高合金的材料,所以在制造工藝上相當復雜,一般人們只能依靠傳統(tǒng)工藝來制造這種特種不銹鋼,如灌注,鍛造,壓延等等。
在許多的領域中,比如:
1.海洋:海域環(huán)境的海洋構造物,海水淡化,海水養(yǎng)殖,海水熱交換等。
2.環(huán)保領域:火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置,廢水處理等。
3.能源領域:原子能發(fā)電,煤炭的綜合利用,海潮發(fā)電等。
4.石油化工領域:煉油,化學化工設備等。
5.食品領域:制鹽,醬油釀造等。
在以上的眾多領域中,普通不銹鋼304是無法勝任的,在這些特殊的領域中,特種不銹鋼是不可缺少的,也是不可被替代的。近幾年來,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)達,隨著工業(yè)領域的層次的不斷提高,越來越多的項目需要檔次更高的不銹鋼——特種不銹鋼(超級不銹鋼、鎳基合金)。
一些代表性的特種不銹鋼有:
1.超級不銹鋼,也就是說是一種含有約6%鉬的特種不銹鋼,世界上有十來種鋼種。大家也
叫6鉬不銹鋼。比如主要成分為;25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N
2.Incoloy系列合金,比如說Incoloy800,主要成分為:32Ni-21Cr-Ti,Al
3.Inconel系列合金,比如說Inconel600,主要成分為:73Ni-15Cr-Ti,Al
4.哈氏合金,比如說C-276,主要成分為:59Ni-15Cr-16Mo-4W
5.蒙乃爾合金,比如說蒙乃爾400,主要成分為:65Ni-32Cu
綜合以上事例中,如果是選用普通不銹鋼(如304),而不是選用特種不銹鋼的情況下,普通不銹鋼(304)并不適合這樣的高溫或者高腐蝕的環(huán)境,材料會馬上發(fā)生腐蝕,或發(fā)生高溫氧化。所以在眾多的需要耐高溫,耐腐蝕的環(huán)境下,特種不銹鋼是最好的選擇。
2016-10-13高溫合金的類別 760℃高溫材料變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工,工作溫度范圍-253~1320℃,具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標,具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。GH后第一位數(shù)字表示分類號即1、固溶強化型鐵基合金 2、時效硬化型鐵基合金 3、固溶強化型鎳基合金 4、鈷基合金 GH后,二,三,四位數(shù)字表示順序號。
1、固溶強化型合金
使用溫度范圍為900~1300℃,最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金,室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa;1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發(fā)動機燃燒室、機匣等部件。
2、時效強化型合金
使用溫度為-253~950℃,一般用于制作航空、航天發(fā)動機的渦輪盤與葉片等結構件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253~700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服強度達1000MPa;制作葉片的合金溫度可達950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸強度為490MPa,940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結構鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
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.具有更廣闊的應用領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,設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構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:
第一類: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)動機中各種泵用復雜結構件等。
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的應力下持久壽命大于100小時。這是國內(nèi)使用溫度最高的渦輪葉片材料,適用于制作新型高性能發(fā)動機的一級渦輪葉片。