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五、造与热处理
1:加热 对于哈氏B-2合金来说,在加热前和加热过程中表面保持清洁并远离污染物是十分重要的。如果哈氏B-2合金在含有硫、磷、铅或其他低熔点金属污染物的环境下加热,则会变脆,这些污染物的来源主要包括标记笔痕迹、温度指示漆、油脂和液体、烟气。此烟气必须含硫低;例如:天然气和液化石油气含硫量不超过0.1%,城市空气含硫量不超过0.25g/m3,燃料油的含硫量不超过0.5%即为合格。 对加热炉的气体环境要求是中性环境或轻还原性环境,并且不可以在氧化性和还原性之间波动。炉中的火焰不可以直接冲击哈氏B-2合金。同时要以快的加热速度把材料加热到要求达到的温度,即要求首先要把加热炉的温度上升到要求温度,再把材料放入炉中加热。
2:热加工 哈氏B-2合金可以在900~1160℃范围内进行热加工,加工过后应该以水淬火。为了确保有的耐蚀性能,热加工过后应该退火。
3:冷加工 冷加工的哈氏B-2合金必须经过固溶处理,由于其具有比奥氏体不锈钢高得多的加工硬化率,所以成形设备要细心考虑。如果执行了冷成形工艺,那么有必要进行级间退火。 冷加工变形量超过15%时,使用前要固溶处理。
4:热处理 固溶热处理温度要控制在1060~1080℃之间,之后进行水冷淬火或材料厚度在1.5mm以上时可以快速空冷以获得的耐蚀性能。在任何加热操作过程中,材料的表面清洁均要有预先的防范。哈氏合金材料或设备部件在进行热处理时要注意以下一些问题:为了防止设备部件热处理变形,应采用不锈钢加强环;对装炉温度、加热和冷却时间应严格控制;装炉前,对热处理件进行预处理,防止产生热裂纹;热处理后,对热处理件PT;在热处理过程中如产生热裂纹,经过打磨后需补焊者,要采用专门的补焊工艺。
5:除垢 哈氏B-2合金表面的氧化物和焊缝附近的污点都要以精细的砂轮等打磨干净。 由于哈氏B-2合金对氧化性介质比较敏感,因此酸洗过程中会产生较多的含氮元素的气体。
6:机加工 哈氏B-2合金要以退火状态进行机加工,对它的加工硬化要有清醒的认识,例如:相对于标准奥氏体不锈钢要采用较慢的表面切削速度,对于表面的硬化层要采用较大的进刀量,并使刀具处于连续的工作状态。
7:焊接 哈氏B-2合金焊缝金属及热影响区由于易析出β相而导致贫Mo,从而易于产生晶间腐蚀,因此,哈氏B-2合金的焊接工艺应谨慎制定,严格控制。一般焊接工艺如下:焊材选用ERNi-Mo7;焊接方法GTAW;控制层间温度不大于120℃;焊丝直径φ2.4、φ3.2;焊接电流90~150A。同时,施焊前,焊丝、被焊接件坡口及相邻部位应进行去污脱脂处理。 哈氏B-2合金热传导系数比钢小得多,如选用单V型坡口,则坡口角度要在70°左右,采用较低的热输入量。 通过焊后热处理可以残余应力并改善抗应力腐蚀断裂性能。




3、材料成型方式
通过材料成型方式划分有:铸造高温合金( 包括普通铸造合金、单晶合金、定向合金等) 、变形高温合金、粉末冶金高温合金( 包含普通粉末冶金和氧化物弥散强化高温合金)。
⑴铸造高温合金
采用铸造方法直接制备零部件的合金材料叫铸造高温合金。根据合金基体成分划分,可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3 种类型。按结晶方式划分,可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4 种类型。
⑵变形高温合金
目前仍然是航空发动机中使用多的材料,在国内外应用都比较广泛,我国变形高温合金年产量约为美国的1 /8 [2]  。以GH4169 合金为例,它是国内外应用范围多的一个主要品种. 我国主要在涡轮轴发动机的螺栓、压缩机及轮、甩油盘作为主要零件,随着其他合金产品的日益成熟,变形高温合金的使用量可能逐渐减少,但在未来数十年中仍然会是占主导地位。
⑶新型高温合金
包括粉末高温合金、钛铝系金属间化合物、氧化物弥散强化高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米材料等多种细分产品领域.
①第三代粉末高温合金的合金化程度,使其兼顾了前两代的优点,获得了更高的强度较低的损伤,粉末高温合金生产工艺日趋成熟,未来可能从以下几个方面开展: 粉末制备、热处理工艺、计算机模拟技术、双性能粉末盘;
②钛铝系金属间化合物已经开发到第四代,逐步向着多元量和大量元这两个方向拓展,德国的汉堡大学,日本京都大学,德国的GKSS 中心等都进行了广泛的研究,钛铝系金属间化合物现已应用于船舶、生物医用、体育用品领域;
③氧化物弥散强化高温合金是粉末高温合金一部分,正在生产研制的有近20 余种,具有较高的高温强度和低的应力系数,广泛的应用于燃气轮机耐热抗氧化部件、先进航空发动机、石油化工反应釜等;
④耐蚀高温合金主要用于替代耐火材料和耐热钢,应用于建筑及航天航空领域。



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 国内外镍基高温合号:
  1、牌号:固溶强化型镍基高温合金GH3007(GH5K);GH3030(GH30);GH3039(GH39);GH3044(GH44);GH3128(GH128);GH3170(GH170);GH3536(GH536);GH3600(GH600);GH3625(GH625);GH3652(GH652);
  2、牌号:时效强化型镍基高温合金GH4033(GH33);GH4037(GH37);GH4049(GH49);GH4080A(GH80A);GH4090(GH90);GH4093(GH93);GH4098(GH98);GH4099(GH99);GH4105(GH105);GH4133(GH33A);GH4133B;GH4141(GH141);GH4145(GH145);GH4163(GH163);GH4169(GH169);GH4199(GH199);GH4202(GH202);GH4220(GH220);GH4413(GH413);GH4500(GH500);GH4586(GH586);GH4648(GH648);GH4698(GH698);GH4708(GH708);GH4710(GH710);GH4738(GH738;GH684);GH4742(GH742);
  3、美国牌号:固溶强化型镍基高温合金Haynes214;Haynes230;Inconel600;Inconel601;;;Inconel602CA;Inconel617;Inconel625;RA333;HastelloyB;HastelloyN;HastelloyS;;HastelloyW;HastelloyX;HastelloyC-276;HaynesHR-120;HaynesHR-160;Nimonic75;Nimonic86;
  4、美国牌号:沉淀硬化型镍基高温合金Astroloy;CustomAge625PLUS;Haynes242;Haynes263;HaynesR-41;Inconel100;Inconel102;Incoloy901;Inconel702;Inconel706;Inconel718;Inconel721;Inconel722;Inconel725;;Inconel751;InconelX-750;M-252;Nimonic80A;Nimonic90;Nimonic95;Nimonic100;Nimonic105;Nimonic115;C-263;Pyromet860;Pyromet31;Refractaloy26;Rene,41;Rene,95;Rene,100;Udimet500;Udimet520;Udimet630;Udimet700;Udimet710;Unitempaf2-1DA;Waspaloy。



所谓双相不锈钢是在其固淬组织中铁素体相与奥氏体相各占一半,一般少相的含量也需要达到30%。

由于两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,使DSS(Duplex Stainless Steel,简称DSS),兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。

与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:

⑴屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多,且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30-50%,有利于降低成本。

⑵具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力,即使是含合金量 的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力,尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。

⑶在许多介质中应用普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢,而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性,在一些介质中,如醋酸,甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢,乃至耐蚀合金。

⑷具有良好的耐局部腐蚀性能,与合金含量相当的奥氏体不锈钢相比,它的耐磨损腐蚀和疲劳腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。

⑸比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低,和碳钢接近,适合与碳钢连接,具有重要的工程意义,如生产复合板或衬里等。

⑹不论在动载或静载条件下,比奥氏体不锈钢具有更高的能量吸收能力,这对结构件应付突发事故如冲撞,爆炸等,双相不锈钢优势明显,有实际应用价值。

与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:

⑴应用的普遍性与多面性不如奥氏体不锈钢,例如其使用温度必须控制在250摄氏度以下。

⑵其塑韧性较奥氏体不锈钢低,冷,热加工工艺和成型性能不如奥氏体不锈钢。

⑶存在中温脆性区,需要严格控制热处理和焊接的工艺制度,以避免有害相的出现,损害性能。

与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的优势如下:

⑴综合力学性能比铁素体不锈钢好,尤其是塑韧性,不象铁素体不锈钢那样对脆性敏感。

⑵除耐应力腐蚀性能外,其他耐局部腐蚀性能都优于铁素体不锈钢。

⑶冷加工工艺性能和冷成型性能远优于铁素体不锈钢。

⑷焊接性能也远优于铁素体不锈钢,一般焊前不需预热,焊后不需热处理。

⑸应用范围较铁素体不锈钢宽。与铁素体不锈钢相比,双相不锈钢的弱势如下:合金元素含量高,价格相对高,一般铁素体不含镍。

综上所述,可以概括地看出DSS的使用性能和工艺性能的样貌,它以其优越的力学与耐腐蚀综合性能赢得了使用者的青睐,已成为既节省重量又节省投资的优良的耐蚀工程材料。




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