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耐熱鋼和高溫合金的冶煉、加工工藝的特點

時間:2015/12/24 點擊: 【字體:
    實踐表明,耐熱鋼和高溫合金的成分和雜質含量與其性能有密切的關系,而它們的成分與雜質含量又與其冶煉工藝息息相關。因此,選擇正確的冶煉工藝是保證耐熱鋼和高溫合金具有高性能的重要手段。而以后的材料的加工工藝方法也對它們的性能有著極為重要的影響。 因此,在必須簡要地介紹一下耐熱鋼和高溫合金的冶煉、加工工藝方法。
3。1冶煉工藝
    除部分低合金珠光體耐熱鋼外,大部分耐熱鋼和高溫合金都是在電弧爐或在感應電護中熔煉的。為了進一步地提高它們的質量,降低雜質和氣體的含量,許多耐熱鋼,特別是高溫合金采用真空熔煉澆注、電渣重熔、區域熔煉、爐外精煉等方法冶煉。表1-1中列出了幾種冶煉工藝特點的比較?筛鶕䦟δ蜔徜摵透邷睾辖鸬木唧w要求選擇合適的冶煉工藝。
3。2鑄造
    珠光體型耐熱鋼有良好的鑄造性能?捎糜谏a需要鑄造的部件。高合金耐熱鋼及高溫合金多采用精密鑄造生產所需的鑄件,如鐵基、鎳基和鉆基合金鑄造的渦輪葉片,增壓器整體、渦輪等。
鑒于這類材料的冷、熱加工工藝性能都很差,為了消除高溫下晶界的弱化現象,發展出了定向結晶法、單晶法,這可以與合金設計成分相配合,采用定向共晶來強化合金。這些鑄造工藝能提高合金的使用溫度。
    為使單相的鐵素體鋼、奧氏體鋼和合金獲得合適的初次晶粒度,只能在冶煉澆注時加入能細化晶粒的元素、鑄型表面晶粒細化劑以及選擇合金相應的凝固條件。
3。3塑性變形加工
    珠光體型耐熱鋼具有較好的塑性變形性能,可軋制、鍛造成各種型材。鐵素體型耐熱鋼可獲得缺陷較少的鋼錠,壓力加工工藝性能也好。由于它有晶粒長大傾向,鍛造時加熱的上限溫度必須嚴格控制。奧氏體一鐵素體歡相鋼的塑性加工工藝性能較差,加工時易出現裂紋。奧氏體鋼和合金的鑄錠易產生諸如穿晶的柱狀組織,偏析帶過大和晶粒粗大等缺陷。。由于奧氏體鋼和合金的導熱性差,膨脹系數大,熱加工加熱時須緩慢加熱,否則可能引起內部裂紋。
還須指出,由于耐熱鋼和高溫合金的熱塑性變形抗力大,模鍛葉片和渦輪盤要求有較高的棋鍛溫度,且模鍛溫度范圍較窄。
3。4熱處理
    耐熱鋼和高溫合金的組織、性能與熱處理有密切關系,通過適宜的熱處理工藝,可充分發揮材料的潛力。珠光體耐熱鋼通常在正火或調質狀態下使用。馬氏體酣熱鋼采用調質處理。正火或調質的目的是為了獲得穩定的組織,良好的綜合力學性能和高溫強度。
    鐵家體鋼不能通過熱處理強化,只在750-950℃下進行退火處理,退火后須快速冷卻以避免475℃脆性。
    奧氏體銘和合金按其加工特點可分為冷變形、熱變形和鑄造三類合金。冷變形合金在固溶化狀態或穩定化狀態使用。退火是為了穩定組織以及消除冷作硬化和焊接應力。熱變形合金在沉淀硬化(固溶處理加時效)狀態使用。鑄造合金一般在鑄造狀態或固溶狀態使用,也有在沉淀強化狀態下使用的。
    固溶處理的主要目的有二:一是使合金中的各種相能充分固溶于固溶體中,獲得強化的固溶體;二是得到適宜的晶粒度。
    時效的目的是為了使過飽和固溶體析出彌散的強化相,達到彌散強化的效果。
3。5焊接加工
    珠光體型耐熱鋼的焊接性能尚好,但要按規定選擇焊條與焊接工藝,避免在焊縫和熱影響區產生淬硬性組織。馬氏體耐熱鋼的焊接性能較差,有強烈的淬硬性傾向,焊后的殘余應力也較大,易產生裂紋。鐵素體耐熱鋼的塑性及韌性都很低,焊接裂紋產生的傾向較大,為避免裂紋的產生,一般焊前要預熱。隨著冶金技術的發展,已獲超純和高純鐵素體耐熱鋼,大大地提高了它們的塑性及可焊性。奧氏體耐熱鋼和合金具有較好的塑性,對氫脆不敏感,焊接性能也較好,焊前一般不需預熱,焊后可不進行熱處理。
3。6機加工工藝
    珠光體耐熱鋼有較好的切削性能。高合金耐熱鋼和合金的切削性能較差,鎳基和鉆基高溫合金的切削性能更差。一般說來,合金的含碳量越高,合金中能形成丫相的鋁、欽、銳等元素和相、鎢等強化元素的含量越高,其切削性越差。因此,在選用耐熱鋼和高溫合金時,必須注意其機加工性能及工藝。

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