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性能:高溫合金中的鈷基高溫合金中碳化物的熱穩(wěn)定性較好。溫度上升時﹐碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ 相長大速度要慢﹐重新回溶于基體的溫度也較高(高可達1100℃)﹐因此在溫度上升時﹐鈷基合金的強度下降一般比較緩慢。
鈷基合金有很好的抗熱腐蝕性能,一般認為,鈷基合金在這方面優(yōu)于鎳基合金的原因,是鈷的硫化物熔點(如Co-Co4S3共晶,877℃)比鎳的硫化物熔點(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高,并且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由于大多數鈷基合金含鉻量比鎳基合金高,所以在合金表面能形成抵抗堿金屬硫酸鹽(如Na2SO4腐蝕的Cr2O3保護層)。但鈷基高溫合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。
生產工藝:早期的鈷基合金用非真空冶煉和鑄造工藝生產。后來研制成的合金,因含有較多的活性元素鋯、硼等,用真空冶煉和真空鑄造生產。
鈷基高溫合金中的碳化物顆粒的大小和分布以及晶粒尺寸對鑄造工藝很敏感,為使鑄造鈷基合金部件達到所要求的持久強度和熱疲勞性能,必須控制鑄造工藝參數。鈷基高溫合金需進行熱處理,主要是控制碳化物的析出。對鑄造鈷基高溫合金而言,首先進行高溫固溶處理,溫度通常為1150℃左右,使所有的一次碳化物,包括部分MC型碳化物溶入固溶體;然后再在870-980℃進行時效處理,使碳化物(常見的為M23C6)重新析出。
高溫合金管按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。
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。
發(fā)展過程
鐵基高溫合金是從奧氏體不銹鋼發(fā)展起來的。40年代,發(fā)現18-8型不銹鋼中加入鉬、鈮、鈦等元素可提高這種鋼在500~700℃條件下的持久強度,從而制成以美國牌號 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(yè)對耐高溫材料的需要,發(fā)展出一系列沉淀強化型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(zhàn)期間,德、日等國迫于戰(zhàn)爭需要和鎳資源缺乏,發(fā)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(jié)約鎳資源還研制出無鎳的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金,用于制造燃氣輪機部件。中國結合本國資源條件,于50年代末開始研制鐵基合金,發(fā)展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶強化型、沉淀強化型的高溫合金,如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。
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