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高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料，并具有較高的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能和斷裂韌性等綜合性能，歐美稱之為超合金(Superalloy)。通常用于在高溫（600～1200℃）和復(fù)雜應(yīng)力條件長期工作的部件。鎳基合金是目前應(yīng)用最為廣泛的一種高溫合金，主要應(yīng)用于高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化等工作環(huán)境。它的開發(fā)和使用始于20世紀(jì)30年代末期，是在噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)對高溫合金的性能提出更高要求的背景下發(fā)展起來的。本文將從以下幾個(gè)方面對鎳基合金進(jìn)行介紹。鎳基耐蝕合金：主要合金元素是銅、鉻、鉬。具有良好的綜合性能，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕。主要有鎳銅（Ni-Cu）合金（蒙乃爾合金)、鎳鉻（Ni-Cr）合金（鎳基耐熱合金，Incoloy、Inconel系列）、鎳鉬（Ni-Mo）合金（哈氏合金B(yǎng)系列）、鎳鉻鉬（Ni-Cr-Mo）合金（主要是指哈氏合金C系列）等。與此同時(shí)，純鎳也是鎳基耐蝕合金中的典型代表。鎳基耐磨合金：主要合金元素是鉻、鉬、鎢，還含有少量的鈮、鉭和銦。除具有耐磨性能外，還具有很好的抗氧化、耐腐蝕、焊接性能。鎳基精密合金：包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金等。最常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金，其最大磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率高，矯頑力低，是電子工業(yè)中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅，這種合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數(shù)和良好的耐蝕性，用于制作電阻器。鎳基電熱合金是含鉻20%的鎳合金，具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能，可在1000～1100℃溫度下長期使用。鎳基記憶合金：含鈦50（at)%的鎳合金，其回復(fù)溫度是70℃，形狀記憶效果好。少量改變鎳鈦成分比例，可使回復(fù)溫度在30～100℃范圍內(nèi)變化。Inconel 600：具有良好的耐高溫腐蝕和抗氧化性能、優(yōu)良的冷熱加工和焊接性能，在700℃以下具有滿意的熱強(qiáng)性和高的塑性；Inconel 625：在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能；耐酸且焊接性能良好；低周期疲勞（英語：Low-cycle fatigue）版本的Inconel 625通常用于波紋管。Inconel 690：鈷含量較低，適于核能相關(guān)應(yīng)用，而且電阻率較低，如壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管均為690材料。Inconel 713C：析出硬化的鎳鉻基鑄造用合金。Inconel 718：帶有γ"相強(qiáng)化相，焊接性能較好。Inconel 751：添加較多鋁含量，使其在870℃附近的高溫范圍有較好的破斷強(qiáng)度。Inconel 792：添加較多鋁含量，使其在高溫下有更加耐蝕，適合制造燃?xì)鉁u輪。Inconel 939：以γ'相強(qiáng)化增加焊接性能。Incoloy 020：在含有硫酸、氯化物、磷酸和硝酸的化學(xué)環(huán)境中表現(xiàn)出出色的耐腐蝕性。Incoloy 028：既耐酸又耐鹽，銅含量使其耐硫酸。Incoloy 330：在高溫下表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度以及對氧化和還原環(huán)境的良好抵抗力。Incoloy 800：在氯化物、低濃度的NaOH水溶液中和高溫高壓水中，具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕破裂性能，即使在長時(shí)間暴露于高溫后也能保持穩(wěn)定并保持其奧氏體結(jié)構(gòu)。Incoloy 803：專為富硫環(huán)境而設(shè)計(jì)。Incoloy 825：在還原性酸和氧化性酸中具有很好的耐蝕性、抗應(yīng)力腐蝕開裂、抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕，對硫酸和磷酸有優(yōu)異的耐蝕性且具有良好的冷熱加工性能，易于冷成型和焊接。Incoloy 908：具有較高的抗拉強(qiáng)度、抗疲勞裂紋擴(kuò)展性、良好的焊接性、冶金穩(wěn)定性和延展性、較高的斷裂和沖擊韌性、低熱膨脹系數(shù)、抗氧脆性、熱加工不開裂的特性。Incoloy 907：在高溫下具有高強(qiáng)度和低熱膨脹系數(shù)。Incoloy 945X：專為富含氯的環(huán)境而設(shè)計(jì)，鉬增加了其縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕抗性。Incoloy MA956：通過機(jī)械合金化而不是整體熔化工藝制成的，很難焊接，需要加熱到200C才能成型。Monel 400：在酸性和堿性環(huán)境具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的耐腐蝕性，特別適用于還原條件，它還具有良好的延展性和導(dǎo)熱性。通常應(yīng)用于海洋工程、化學(xué)和碳?xì)浠衔锛庸?、熱交換器、閥門和泵。Monel 401：具有易于鎢極惰性氣體保護(hù)焊、電阻焊、釬焊的特性。用于專門的電氣和電子應(yīng)用。Monel 404：可用于常見的焊接技術(shù)進(jìn)行焊接和鍛造，但不能進(jìn)行熱加工，具有低溫、低滲透性和良好的釬焊特性。一般用于晶體管、金屬密封件。Monel 405：易切削，主要用于自動螺絲機(jī)的原料，一般不推薦其他應(yīng)用。Monel 450：具有良好的疲勞強(qiáng)度和較高的熱導(dǎo)率。一般用于冷凝器、蒸餾器、蒸發(fā)器和熱交換器管以及鹽水管道。Monel K-500：與Monel 400的性能基本相同，常用于泵軸、葉輪、刮刀、油井鉆鋌、儀器和電子元件。Monel 502：具有良好的抗蠕變性和抗氧化性，還可以像奧氏體不銹鋼一樣加工。Hastelloy B-2：在還原性環(huán)境中有優(yōu)異的耐腐蝕性。Hastelloy B-3：B2的升級版，對任何溫度和濃度的鹽酸都有極好的耐腐蝕性；Hastelloy C-4：較好的熱穩(wěn)定性，650~1040℃有較好的韌性耐腐蝕性能；Hastelloy C-22：在氧化介質(zhì)中耐均勻腐蝕能力比C-4和C-276好，耐局部腐蝕能力優(yōu)異；Hastelloy C-276：對氧化性和中等還原腐蝕有較好的抵抗能力，優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕能力；Hastelloy C-2000：性能最全面的耐蝕合金，在氧化和還原環(huán)境中均具有優(yōu)秀的耐均勻腐蝕能力；Hastelloy G-30：高鉻含量鎳基合金，在磷酸及其他強(qiáng)氧化性混合酸介質(zhì)中表現(xiàn)優(yōu)異；Hastelloy X：綜合高強(qiáng)度，抗氧化和易加工。1、N5化學(xué)成分和N02201相近，N6、N7化學(xué)成分和N02200相近，N02200由于含碳量≤0.15%，在315℃石墨化而使材料變脆，所以使用最高溫度315℃。2、800、800H、800HT在ASME標(biāo)準(zhǔn)中三個(gè)材料化學(xué)元素成分相同。800含碳量最低，退火溫度982-1038℃，使用溫度600℃以下；800H限量的Al+Ti含量，經(jīng)過特殊的固溶處理后（1121-1177℃），晶體晶粒粗大，晶粒ASTM-5.0,在600℃以上的抗蠕變斷裂強(qiáng)度有顯著的提高；800HT提高了Al+Ti含量，經(jīng)過特殊的固溶處理后（1121-1177℃），晶體晶粒粗大，晶粒ASTM-5.0,在700℃以上的具有最高的抗蠕變斷裂強(qiáng)度有顯著的提高。熱處理溫度過大，材料晶粒漲大，有較高的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限，韌性降低。較高的熱處理溫度其形核速度快，晶體數(shù)量增加，此時(shí)晶粒相對較細(xì)，當(dāng)保溫時(shí)間加長時(shí)，晶粒會長大，冷卻速度緩慢時(shí)，晶粒也會變大。一般來說，溫度高（梯度?。┚Я４笮?。晶粒越小，強(qiáng)度、硬度越高，塑性、韌性越好。但是在高溫工作環(huán)境下，晶粒變粗，晶界總長度減少，對于沿晶界滑動產(chǎn)生變形或破壞形式的或蠕變性能提高。3、N06600主要化學(xué)成分：72Ni-15Cr-8Fe，N08800主要化學(xué)成分：33Ni-42Fe-21Cr，相當(dāng)于將N06600中72Ni含量分成33Ni+45Fe，通過置換部分鎳降低成本。4、N10675主要化學(xué)成分65Ni-29.5Mo-2Fe-2Cr,N10276化學(xué)成分54Ni-16Mo-15Cr，可以近似看做將N10675中29.5Mo分成16Mo+15Cr，由于Cr含量的增加，使材料具有耐氧化性介質(zhì)腐蝕的能力。石墨化：低碳鋼在450℃長期作用下發(fā)生石墨化轉(zhuǎn)變，滲碳體組織分解出現(xiàn)分解的現(xiàn)象Fe3C=3Fe+C(石墨)。蠕變：金屬材料在長時(shí)間高溫載荷作用下沿晶界斷裂。固溶處理：讓析出相Cr23C6化合物、σ相（FeCr脆性相）重新溶解到奧氏體組織中去形成飽和的奧氏體組織。敏化處理：在400-800℃范圍內(nèi)長時(shí)間停留，奧氏體組織由于Cr23C6的形成使碳化物晶界出現(xiàn)貧鉻。晶間腐蝕：奧氏體組織形成的Cr23C6化合物，使碳化物晶界出現(xiàn)貧鉻，材料Cr含量低于12%，材料晶粒分裂。彈性模量：彈性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變的比值。泊松比：彈性變形階段，橫向尺寸/縱向尺寸的相對變化比值。線性膨脹系數(shù)：晶體線性長度和體積隨溫度升高而加大。
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