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来源 : www.alloy-east.com   发布时间 : 2018-07-14

超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。
根据不锈钢材料的显微组织特点,超级不锈钢分为超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢和超级双相不锈钢等几个类型。
超级奥氏体不锈钢
在普通奥氏体不锈钢的基础上,通过提高合金的纯度,提高有益元素的数量,降低C含量,防止析出Cr23C6造成晶间腐蚀,获得良好的力学性能、工艺性能和耐局部腐蚀性能,并替代了Ti稳定化不锈钢。
超级铁素体不锈钢
继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,同时改善了铁素体不锈钢的延性—脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术,降低C和N含量,添加稳定化和焊缝金属韧化元素,可获得高Cr、Mo且超低C、N的超级铁素体不锈钢,使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。
超级双相不锈钢
该类钢是20世纪80年代后期发展起来的,牌号主要有SAF2507、UR52N、Zeron100等,其特点是含C量低,含有高Mo和高N,钢中铁素体相含量占40%~45%,具有优良的耐腐蚀性能。
超级马氏体不锈钢
属于可硬化的不锈钢,具有高的硬度、强度和耐磨性能,但韧性和焊接性较差。普通马氏体不锈钢缺乏足够的延展性,在变形过程中对应力十分敏感,冷加工成形比较困难。通过降低含碳量,增加镍含量,可获得超级马氏体不锈钢。近年来,各国在开发低碳、低氮超级马氏体钢方面投入很大,研究出一批不同用途的超级马氏体钢。超级马氏体钢已在石油和天然气开采、储运设备、水力发电、化工及高温纸浆生产设备上得到广泛应用。


功能性不锈钢
随市场需求的变化,各种具有特殊用途和特殊功能的不锈钢不断出现。如新型医用无Ni奥氏体不锈钢材料主要为Cr-Ni奥氏体不锈钢,具有很好的生物相容性,含有13%~15%的Ni。Ni是一种致敏因子,且对生物体有致畸、致癌等危害。含Ni植入不锈钢在体内长期使用,会逐渐被破坏而释放出Ni离子。当Ni离子在植入人体附近组织中富集时,可诱发毒性效应,发生细胞破坏和发炎等不良反应。中国科学院金属研究所开发的Cr-Mn-N型医用无Ni奥氏体不锈钢,经过生物相容性试验,性能优于目前临床使用的Cr-Ni奥氏体不锈钢。再如抗菌不锈钢,随着人们生活水平的提高,人们对所处的环境和自身的健康越来越重视,这促进了抗菌材料的研究与开发。1980年以来,以日本为代表的发达国家在家用电器、食品包装、日用品、洗浴设备等方面开始研究应用抗菌材料。日新制钢株式会社和川崎钢铁公司分别研究出了含Cu和含Ag抗菌不锈钢,含Cu抗菌不锈钢是在不锈钢中加入0.5%~1.0%的Cu,并采取特殊热处理,使不锈钢自表面到内部均匀弥散ε-Cu析出物,起到抗菌作用。这种含Cu抗菌不锈钢适合应用于高级厨房用具等系列产品以及其他要求高加工性和抗菌性等的产品。加Ag抗菌不锈钢对大肠杆菌和黄色葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果,特别是在加工研磨或者表面受磨损时,这种材料能始终保持良好的抗菌效果。

氮合金化不锈钢

N作为合金元素加入不锈钢中,可提高奥氏体稳定性,平衡双相钢中相的比例,在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度和耐蚀性,并可部分代替不锈钢中的Ni。在双相钢中,N延缓金属间化合物弥散析出;在马氏体钢中,N与其他元素形成氮化物分布于晶界上,可以提高硬化能力,防止高温回火时奥氏体、铁素体晶粒的长大。近年来研制的高N含量的奥氏体不锈钢,即高强无磁奥氏体不锈钢,具有高温强度,它将广泛作为低温超导材料、高耐蚀性和无磁性材料应用。
高洁净化不锈钢
目前国内不锈钢厂由于夹杂物导致的产品报废率高达20%以上。因而,不锈钢冶炼过程中以夹杂物控制为中心的高洁净化越来越引起人们的重视。在不锈钢冶炼过程中,内生夹杂物是在脱氧、合金化和钢液结晶时产生的。成品的外来夹杂物是在钢液的冶炼、浇铸和运输中产生的。为获得高洁净度的不锈钢,要注意入炉原料、脱氧剂、脱氧制度、精炼和连铸工艺制度等。

其中比较著名的是含6%Mo的钢(254SMo),这类钢具有非常好的耐局部腐蚀性能,在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下,有良好的抗点蚀性能(PI≥40)和较好的抗应力腐蚀性能,是Ni基合金和钛合金的代用材料。
其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,具有更加优秀的高温或者耐腐蚀性能,是304不锈钢不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。 
由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料,所以在制造工艺上相当复杂,一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢,如灌注,锻造,压延等等。


 

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2018-04-20   变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工,工作温度范围-253~1320℃,具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标,具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

    1、时效强化型合金 
  使用温度为-253~950℃,一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253~700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如:GH4169合金,在650℃的最高屈服强度达1000MPa;制作叶片的合金温度可达950℃,例如:GH220合金,950℃的拉伸强度为490MPa,940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
  2、固溶强化型合金 
  使用温度范围为900~1300℃,最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金,室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa;1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2018-12-171、外观:外观缺陷是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。因此焊接是一定要注意!

2、气孔和夹渣

  A、气孔:气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔.
 
       B、夹渣:夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。
3、裂纹:焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
4、未焊透:未焊透指母材金属未熔化,焊缝镍基合金焊丝没有进入,接头根部的现象。
 
5、未熔合:未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种
镍基焊丝型号:ERNICRMO-3,ERNI-1,ERNICU-7,ERNICR-3,ERNICRFE-1
  
 
 
 
 

2019-09-09     高温热锻模是指在高温(超过600度)下使用的锻造模具。这种模具的使用条件十分恶劣,不但要承受高温而且还要承受高的冲击力。现在一般使用的热锻模材料为5CrNiMo 5CrMnMo,H13,3Cr2W8V等钢种,但是这些钢种在使用时,由于承受高温以及大应力,所以这些材料的在温度超过600度时使用情况都不是很好。 
IN718是以Ni为基体,在合金中加入铝,钛以形成金属间化合物进行r’(Ni3AlTi)相沉淀强化。这样就使得该合金具有高温强度高,高温稳定性好,热疲劳性能及冲击韧性优异,特别适合制作热锻模,国外已经大批量使用该合金用作高温模具材料。 
在高温的工作环境下5CrNiMo等普通模具 材料的屈服强度和抗拉强度远低于IN718合金,而且随着温度的升高、使用时间的延长屈服强度和抗拉强度急剧降低。IN718合金在高温下,不仅强度远高于5CrNiMo 合金钢,而且随着温度的升高屈服强度和抗拉强度变化不大,并且IN718合金在使用条件下超过1000小时抗拉强度下降小于5%。而5CrNiMo等常规模具钢材料650度高温下累计接触时间不超过8小时就已经因失效而报废。因此,温度愈高,时间愈长,他们之间的差别愈大。

2018-04-13     高温合金具有优异的耐热和抗腐蚀性能,被誉为“发动机的基石”,航空航天是其最重要的下游应用领域,占总使用量的55%,而在诸如船舰燃气轮机、汽车涡轮增压器以及核电等领域也有重要运用。高温合金作为特钢的代表,在线工艺复杂,具有极高的产业壁垒,不仅对质量可靠性和性能稳定性有着严苛的要求,而且试用论证期往往长达数年,只有具备强大技术储备和研发实力的企业才方可进入。未来随着“中国制造2025”和“两机”专项计划的陆续落实,政策红利即将释放,高温合金发展将迎来重要战略机遇期;预计2020年前,研发资助资金投入规模将不少于2000亿元;
多轮驱动、需求迎来大发展
        我国高温合金行业正处于爆发的前夜,目前年均需求总量约1.5万吨,但政策护航、技术突破的双重刺激未来有望引领高温合金的大发展,预计2020年我国年均需求将达到3.5万吨,需求翻翻,年平均增长率接近20%,市场空间高达122亿元。其中,航空领域用高温合金仍是主力,“产业红利释放+战斗机更新换代+通用航空及无人机市场接力”,利好因素叠加,仅航空领域需求便有望突破1.2万吨;除此之外,核电、燃气轮机、涡轮增压器等领域需求也有望获得持续突破,预计需求将达到2万吨,成为接棒航空航天领域增长的市场新蓝海;

高壁垒、高门槛,供给增长有限
        高温合金整个行业具有较为明显的寡头特征,复杂的在线工艺决定了其成材率低、生产周期长,具有极高的技术壁垒。同时,该行业无论是军品还是民品均涉及到产品认证问题,特别是军品的认证,审核严、跨度长,耗时费力,为该行业构筑了天然的进入壁垒。目前我国高温合金总产能约为1.26万吨,实际产量约8000-9000吨左右,和我国庞大的需求相比,未来存在愈2万吨的产能缺口;
        行业景气向上确立,国产替代趋势加强:
        高温合金需求的演变加剧了未来行业的产能短缺,在过去由于技术上的短板造成我国高温合金成材率低、可靠性差,超过一半的产品依赖外资企业实现供货,造成目前行业实际产能利用率仅为75%左右。所以未来行业要取得突破的关键在于克服固有的技术瓶颈,加大国内厂商在供应序列中的话语权。与此同时,“两机”重大专项也将进一步助力我国高温合金产业的腾飞。技术+政策双管齐下背景下,即使仅按照目前国产化率为40%的中性预测,预计到2020年行业产能利用率也有望达到83%左右,若国产化率进一步提升,未来行业将遇到明显的产能瓶颈。

2019-02-16
具有反常热膨胀特性的一种精密合金,又称热膨胀合金,广泛用于电子工业、精密量具、精密仪表和低温工程等领域。一般的金属和合金受热时膨胀,膨胀量随温度的升高呈线性增加,但有些合金的热膨胀曲线在某一温度出现弯曲点(不同斜率两线段切线的交点,如图中的Tk所示),在弯曲点以下的热膨胀系数比弯曲点以上的正常热膨胀系数低得多,这种现象称为反常热膨胀特性。膨胀合金分低膨胀合金和定膨胀合金,后者又称封接合金。低膨胀合金在弯曲点以下的平均膨胀系数低于3×10-6℃-1;定膨胀合金在弯曲点以下的平均膨胀系数约为(4~10)×10-6℃-1。膨胀合金主要有Fe-Ni系、Fe-Ni-Co系和Fe-Ni-Cr系合金等,高铬钢和Co-Fe-Cr系合金也用作膨胀合金,但用量不大。膨胀合金除具有特定的热膨胀系数外,根据不同用途还要求有良好的封接性、可焊性、耐蚀性、可加工性和易切削性,并且在使用温度范围内不允许有引起膨胀特性明显变化的相变。

2020-03-27在民用工业的很多领域,服役的构件材料都处于高温的腐蚀环境中。为满足市场需要,根据材料的使用环境,归类出系列高温合金。
1、 高温合金母合金系列
2、 抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件
3、 高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件
4、 耐玻璃腐蚀系列产品
5、 环境耐蚀、硬表面耐磨高温合金系列
6、 特种精密铸造零件(叶片、增压涡轮、涡轮转子、导向器、仪表接头)
7、 玻棉生产用离心器、高温轴及辅件 8、 钢坯加热炉用钴基合金耐热垫块和滑轨
9、 阀门座圈
10、 铸造“U”形电阻带
11、 离心铸管系列
12、 纳米材料系列产品
13、 轻比重高温结构材料
14、 功能材料(膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列)
15、 生物医学材料系列产品
16、 电子工程用靶材系列产品
17、 动力装置喷嘴系列产品
18、 司太立合金耐磨片
19、 超高温抗氧化腐蚀炉辊、辐射管。




2021-06-08如何增加合金材料的耐腐蚀性能:
(1)提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强耐蚀性。如Cu中加Au,Ni中加入Cu、Cr等,即属此类。不过这种大量加入贵金属的办法,在工业结构材料的应用是有限的。
(2)加入易钝化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基体金属的耐蚀性。钢中加入适量的Cr,即可制得铬系 不锈钢。实验证明,在不锈钢中,含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用,Cr含量越高,其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性,但在非氧化性介质如衡硫酸和盐酸中,耐蚀性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,同时对氧化膜还有溶解作用。
(3)加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制取耐蚀合金的又一途径。例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁(FeOx·(OH)3-2x)的保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的 低合金钢。


2018-05-16以镍为基体(含量一般大于50%) 在650~1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。
发展过程
镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti);为了提高蠕变强度又添加铝,研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期,苏联于40年代后期,中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面:合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初,真空熔炼技术的发展,为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期,由于涡轮叶片工作温度的提高,要求合金有更高的高温强度,但是合金的强度高了,就难以变形,甚至不能变形,于是采用熔模精密铸造工艺,发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要,60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内,镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃,平均每年提高10℃左右。
成分和性能
镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因,一是镍基合金中可以溶解较多合金元素,且能保持较好的组织稳定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物g'[ni3]相作为强化相,使合金得到有效的强化,获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度;三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素,其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用,其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为:固溶强化元素,如钨、钼、钴、铬和钒等;沉淀强化元素,如铝、钛、铌和钽;晶界强化元素,如硼、锆、镁和稀土元素等。
镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。
固溶强化型合金
具有一定的高温强度,良好的抗氧化,抗热腐蚀,抗冷、热疲劳性能,并有良好的塑性和焊接性等,可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力,见表1)的部件,如燃气轮机的燃烧室。
沉淀强化型合金
通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式,因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能,可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上,见表2) 的部件,如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等。
此外,镍基合金也可用做航天器、火箭发动机、核反应堆、石油化工和能源转换设备等的高温部件。在现代飞机发动机中,涡轮叶片几乎全部采用镍基合金制造。

2018-04-09      航空发动机用高温合金占高温合金需求的一半以上。随着国内一批新型号航空发动机进入量产,高温合金需求有望快速增长。以歼10B、歼15、歼16为代表的多款三代半战斗机陆续进入列装,WS-10发动机需求持续增长。未来几年,随着国产大型运输机运20的投产,大涵道比发动机将进入量产阶段;小涵道比中推、小推航空发动机也将逐步进入量产。国产航空发动机需求的增长将驱动航空用高温合金需求进入快速增长期。
      高温合金在民用工业中的应用也越来越广泛。高温合金在燃气轮机、车用涡轮增压器、核电、石油石化等行业有着重要的应用。工业化的推进和国内高端装备制造业的发展将持续拉动民用工业对高温合金的需求,目前民用高温合金占总需求的20%,未来这一比例有望持续提升。
       我们根据测算认为,到2020年,我国高温合金需求约为4万吨,对应市场空间90.5亿元:航空发动机、汽车废气涡轮增压器、核电工业用高温合金需求的增长将驱动行业需求的爆发。而目前,我国高温合金产能约1.26万吨,实际产量8000-9000吨左右。高温合金未来7年的需求复合增长率有望超过20%。

2019-08-10中文名称:铸造高温合金 英文名称:cast superalloy 定义:在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。 应用学科:航空科技(一级学科);航空材料(二级学科) 铸造高温合金(cast superalloy)   以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分,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,又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。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

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