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Incoloy825圓鋼鍛件生產無錫國勁合金有限公司專業生產高溫合金、耐蝕合金、精密合金、鎳基焊絲、高電阻電熱合金、耐熱鋼,年生產能力8000噸。可供:線材、帶材、棒材、板材、管材等產品。產品廣泛應用于民用核電、航空航天、石油化工、工業電爐、電站鍋爐、艦船、機械、電子儀器等行業。
公司主要設備有1T真空熔煉爐、100kg真空感應爐、2T中頻感應爐、1T中頻感應爐、4T至35kg電渣重熔30臺、3噸電液錘1臺、1.75T鍛造空氣錘2臺、1T鍛造空氣錘2臺及冷軋、新增真空爐100kg2臺、200kg1臺、拔絲等全套設備。公司擁有*完備的實驗中心。
沉淀硬化不銹鋼:17-4PH(SUS630 / 0Cr17Ni4Cu4Nb)、17-7PH(SUS631 / 0Cr17Ni7Al)
雙相不銹鋼:F51(2205 / S31803 / 00Cr22Ni5Mo3N)、 F52(S32950)、 F53(2507 / S32750 / 022Cr25Ni7Mo4N) F55(S32760 / 022Cr25Ni7Mo4WCuN)、 F60(S32205 / 022Cr23Ni5Mo3N)、329(SUS329J1/ 0Cr26Ni5Mo2/ 1.4460)耐腐合金:20號合金(N08020 / F20)、904(N08904/ 00Cr20Ni25Mo4、5Cu/ 1.4539)、254SMO(F44/ S31254/ 1.4547)
XM-19(S20910 / Nitronic 50)、318(3Cr17ni7Mo2N) 、C4(00Cr14Ni14Si4/ 03Cr14Ni14Si4)
此外,由于Cr使合金的熱膨脹系數增大,因此在高溫用機器的設計中優選添加量低的。因此,將Cr
的含量為Cr16.2-16.8%,更優選為Cr16.2-16.7%。Mo也是強固溶強化元素,并能增加γ/γ′的錯配度,使錯配位錯網密集,有效地阻礙位錯運動,提高合金性能。Mo和W分別富集于枝晶間和枝晶干,同
時加入有利于合金的綜合強化。但過量加入Mo也會導致有害相的析出,對合金的熱腐蝕性能也有不利影響,因此控制Mo的含量在Mo7.3-7.8%,優選Mo7.3-7.7%。W在鎳基高溫合金中的固溶強化作用很強,可以提高原子間結合力和擴散激活能,在高溫下的強化效果也很突出。W同時也大量固溶于γ′強化相,提高γ′相的熱穩定性。在不添加Re元素的情況下,要充分發揮W的強化作用。但過量加入W會導致γ相過飽和,使顯微組織不穩定,易形成σ相、μ相等TCP有害相,降低合金性能。過量加入W還會影響合金的鑄造性能,在單晶生長中出現等軸晶粒等缺陷。因此控制W的含量在W4.6-4.8%,優選W4.6-4.7
%。
Ta也是鎳基單晶高溫合金中γ′相的主要形成元素之一,具有抑制γ′相聚集長大的作用,因此可以提高合金的熱強性,并且可以改善合金的鑄造性能,不降低合金的組織穩定性,因此合金中可以添加較高的Ta含量。然而,過高的Ta會使合金中的共晶含量升高,提高了熱處理的復雜度。因此,本合金
中Ta的添加量控制為Ta2.2-2.8%,優選是Ta2.2-2.7%。Al與Ni一同生成γ’相[Ni3(Al、Ti、Nb、Ta)],通過析出可提高Ni基鑄造合金的高溫強度。
此外,還具有提高耐高溫腐蝕性的效果。在Al的含有率低于3.3%時,因γ’相的析出不充分,對強化沒有效果,如果Ti、Nb、Ta大量存在,則γ’相不穩定,η相(Ni3Ti)及δ相[Ni3(Nb、Ta)]析出,變得脆
化。另一方面,如果大量添加,則在鑄造時析出大量的共晶γ’相,成為高溫強度下降或發生鑄造裂紋的原因。因此,將Al的含量為Al3.3-3.8%,更優選為Al3.3-3.7%。Ti同Al一樣,與Ni一同生成γ’相[Ni3(Al、Ti、Nb、Ta)],通過析出可提高Ni基鑄造合金的高溫強度。
此外,還具有降低合金的熱膨脹系數的效果,因此在高溫用機器的設計中是有用的。在Ti的含有率低于1.6%時,無法發揮上述效果,但如果Ti的含有率超過2.4%,則助長脆化相的η相(Ni3Ti)的析出,使高溫強度的下降和缺陷敏感性增大。因此,將Ti的含量為Ti1.6-2.4%。更優選為Ti1.6-2.3%。Re錸顯著降低了γ′相晶粒長大粗化的動力學因素,Re偏聚于γ基體中,形成原子團簇,阻礙位錯運動,能產生比單個原子更明顯的強化效果,加入3wt%的Re,能使耐高溫能力比不含Re時提高大約30℃。
Re能降低其它元素的體擴散系數,能減慢一切由擴散控制的過程,因而減慢了強化相γ′沉淀
的長大速度,也減慢了控制蠕變機制的擴散速度。因而含Re的合金在高溫具有很大優勢,選定Re的含量在Re1.1-1.9%,優選Re1.1-1.8%。Nb及Ta在γ’相[Ni3(Al、Ti、Nb、Ta)]中固溶,可提高高溫強度,抑制γ’相的粗大化,使析出強度穩定。此外,通過與C結合形成碳化物有助于提高
高溫強度。在Nb的含量低于1.3%時,無法發揮上述的效果,如果Nb的含量超過1.6%,則δ相可能增加析出,變得脆化。
因此,將Nb的含量規定為1.3-1.6%。更優選為1.3-1.5%。Si作為熔化精煉時的脫氧劑是有用的。還能改善耐氧化性。但是,如果含量過高,則引起延性下降。適當的Si含量為Si0.1-0.15%。更優選為Si0.1-0.14%。Mn與Si一樣作為熔化精煉時的脫氧劑是有用的。但是,如果含量過高,則引起高溫氧化特性的下降及由η相(Ni3Ti)的析出造成的延性下降。適當的Mn含量為Mn0.1-0.2%。更優選為Mn0.1-0.18%。C作為強化相的M23C6型碳化物的構成元素是有用的,特別是在700℃以上的高溫環境下,使M23C6型碳化物析出,維持合金的蠕變強度的重要因素之一。
此外,還可防止晶粒的粗大化。另外,還一并具有確保鑄造時的熔液的流動性的效果。在C的含有率低于0.04%時,不能確保碳化物的足夠的析出量,而且鑄造時的熔液的流動性顯著降低。另一方面,如果C的含有率超過0.08%,則制作大型鑄造件時的成分偏析傾向會增強,同時促進作為脆化相的M6C型碳化物的生成,引起耐蝕性及延性的下降。因此,將C的含量為C0.04-0.08%。更優選為C0.04-0.07%。Zr與B一樣進入晶界,可提高高溫強度。此外,與C結合形成碳化物,有助于提高高溫強度。如果Zr的含量低于0.01%,則無法發揮上述的效果,如果Zr的含量超過0.02%,則反而使得高溫強度下降,而且還引起延性下降。因此,將Zr的含量規定為0.01~0.02%。更優選為Zr0.01-0.018%。B元素作為合金的“維生素”,在合金中可以起到強烈的變質劑的作用。
科洛伊合金:Incoloy800H(N088100/ 1.4958)、Incoloy825(N08825/ 2.4858)、Incoloy925(N09925) Incoloy926(N08926/1.4529)高溫合金:Gr660(SUH660/ S66286/ A-286/ GH2132/ 0Cr15Ni25Ti2MoAlVB/ 1.4980)、Nimonic 80A(N07080/ GH4180)
GH3030 (GH30)、 GH4145 (2.4669)、 GH4169 (2.4668)
硼大量偏聚于晶界,能改變界面能量,有利于改變晶界上第二相的形態,使之
易于球化,提高晶界強度。在高溫合金方面,硼主要通過在晶界偏聚,影響晶界擴散和析出,進而對合金的持久和蠕變性能產生強化作用。因此,將B的含量規定為B0.0005-0.0015%。更優選為0.0005-0.0014%。稀土元素對改善高溫合金的性能作用顯著。在高溫合金中添加少量稀土元素,可以提高抗硫化性能以及高溫強度和熱塑性,同時還可以提高高溫合金的抗氧化性能以及持久壽命,因此在合金中加入0.005~0.05%稀土元素Y,優選是Y0.005~0.04%。
Fe在Ni基高溫合金鑄造件中有助于降低合金的成本。但是,如果大量添加,則不僅引起高溫強度下降,而且還涉及到合金的熱膨脹系數的增大,這在高溫條件下使用中是不利的。因此,將Fe的含量規定為Fe6-7%。更優選為Fe6-6.8%。Hf等晶界強化元素從限用轉為*使用。微量的Hf可以明顯改善抗腐蝕性能;鉿元素的添加使碳化物的形貌發生變化,鉿重量百分比大于0.2%時由骨架狀碳化物轉變為塊狀碳化物,鉿屬于正偏析元素,容易在枝晶間聚集,同時也是構成γ′相的主要元素,能防止合金凝固過程中γ′相的生長,從而減小γ′相大小,并且會顯著促進γ+γ′共晶的形成。
因此,將Hf的含量規定為Hf0.10~0.20%。更優選為Hf0.10~0.18%。通過加入特定含量的Mg能夠大幅度改善合金的熱加工塑性,Mg具有晶界平衡偏聚的熱力學傾向。適量添加Mg能夠調整合金的晶界狀態,起到提高晶界結合力的效果,進而大幅度改善合金的熱加工塑性。因此,將Mg的含量規定為Mg0.01~0.1%。更優選為0.01~0.09%。熱處理是鎳基高溫合金*的工藝步驟,熱處理后,各元素的偏析減少,使合金的強度增加。
因為鑄態組織是一種偏離平衡態的組織,雖然已消除了所有的晶界,但在枝晶干與枝晶間仍存在成分偏析和組織不均勻性。為了獲得盡可能高的高溫持久強度和蠕變性能,需要選擇佳的熱處理制度,以改善合金的組織結構。為實現該目標,鎳基高溫合金一般都采用多步熱處理:*步熱處理以消除共晶、組織均勻化,減小元素偏析對合金性能的影響;第二步熱處理熱處理,以獲得合適的對到微觀組織。γ和γ′相的成分趨于均勻化,強化相γ′相的強度增加,其體積分數也增加,從而對合金有更好
的強化效果。
Incoloy825圓鋼鍛件生產二是鑄態合金γ′相形態不規則,尺寸大小不一,且分布不均勻。合金在持久變形后,組織變形也不均勻。熱處理后,γ′為規則排列的立方形,均勻分布在整個合金中。合金持久斷裂后有均勻的變形組織,從而使合金有較好的持久強度。合金成分和固溶處理制度確定后,時效處理對合金組織和強度起決定性的作用。因為單晶高溫合金以γ′相為的強化相,強化程度取決于γ′相的數量和大小。通常,單晶高溫合金的時效制度分二級進行,其目的是調整強化相尺寸,以獲得強度和塑性的佳配合閉合金經熱處理后,γ′相成規則排列的立方形,且均勻分布在基體中,使合金在拉伸變形時獲得均勻的變形組織,對合金有更好的強化效果。
此外,合金經熱處理后,各元素在γ和γ′相的分布更加均勻,γ′相強度增加,且γ′的體積分數也增加,這都提高了對合金的強化效果,從而使合金有好的拉伸性能。本發明通過嚴格控制成分以及熱處理方式,使得終鎳基高溫合金的組織由基體γ,主要強化相為γ',γ'相的粒徑為50~600nm,γ'相其析出量相對于合金整體優選合計為70-88vol%,其余析出物中是少量的MC碳化物和M3B2硼化物組成,該鎳基高溫合金在1100℃和200MPa條件下的持久壽命≥130h,在1200℃和150MPa條件下持久壽命≥100h;該鎳基高溫合金在800℃時瞬時拉伸性能是屈服強度≥1050MPa,抗拉強度≥1350MPa,在1000℃時屈服強度≥700MPa,抗拉強度≥950MPa。提供一種具有更高耐高溫高強度能力,*的抗蠕變性能以及良好的抗氧化抗腐蝕性能的鎳基高溫合金。具體實施方式接下來,就用實施方式詳細地加以說明。實施例1本發明的一個實施方式的航空航天用高強度耐腐蝕鎳基高溫合金,其特征在于以質量百分比計算為:Co20.5、Cr16.2、Mo7.3、W4.6、Ta2.2、Al3.3、Ti1.6、Re1.1、Nb1.3、Mn0.1、Si0.1、C0.04、Zr0.01、B0.0005、Y0.005、Fe6、Hf0.10、Mg0.01,余量由Ni和不可避免的雜質構成。