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耐热钢和高温合金的冶炼、加工工艺的特点

文章出处: 人气:发表时间:2017-5-8 9:58:46

实践表明,耐热钢和高温合金的成分和杂质含量与其性能有密切的关系,而它们的成分与杂质含量又与其冶炼工艺息息相关。因此,选择正确的冶炼工艺是保证耐热钢和高温合金具有高性能的重要手段。而以后的材料的加工工艺方法也对它们的性能有着极为重要的影响。 因此,在必须简要地介绍一下耐热钢和高温合金的冶炼、加工工艺方法。
3。1冶炼工艺
    除部分低合金珠光体耐热钢外,大部分耐热钢和高温合金都是在电弧炉或在感应电护中熔炼的。为了进一步地提高它们的质量,降低杂质和气体的含量,许多耐热钢,特别是高温合金采用真空熔炼浇注、电渣重熔、区域熔炼、炉外精炼等方法冶炼。表1-1中列出了几种冶炼工艺特点的比较。可根据对耐热钢和高温合金的具体要求选择合适的冶炼工艺。
3。2铸造
    珠光体型耐热钢有良好的铸造性能。可用于生产需要铸造的部件。高合金耐热钢及高温合金多采用精密铸造生产所需的铸件,如铁基、镍基和钻基合金铸造的涡轮叶片,增压器整体、涡轮等。
鉴于这类材料的冷、热加工工艺性能都很差,为了消除高温下晶界的弱化现象,发展出了定向结晶法、单晶法,这可以与合金设计成分相配合,采用定向共晶来强化合金。这些铸造工艺能提高合金的使用温度。
    为使单相的铁素体钢、奥氏体钢和合金获得合适的初次晶粒度,只能在冶炼浇注时加入能细化晶粒的元素、铸型表面晶粒细化剂以及选择合金相应的凝固条件。
3。3塑性变形加工
    珠光体型耐热钢具有较好的塑性变形性能,可轧制、锻造成各种型材。铁素体型耐热钢可获得缺陷较少的钢锭,压力加工工艺性能也好。由于它有晶粒长大倾向,锻造时加热的上限温度必须严格控制。奥氏体一铁素体欢相钢的塑性加工工艺性能较差,加工时易出现裂纹。奥氏体钢和合金的铸锭易产生诸如穿晶的柱状组织,偏析带过大和晶粒粗大等缺陷。。由于奥氏体钢和合金的导热性差,膨胀系数大,热加工加热时须缓慢加热,否则可能引起内部裂纹。
还须指出,由于耐热钢和高温合金的热塑性变形抗力大,模锻叶片和涡轮盘要求有较高的棋锻温度,且模锻温度范围较窄。
3。4热处理
    耐热钢和高温合金的组织、性能与热处理有密切关系,通过适宜的热处理工艺,可充分发挥材料的潜力。珠光体耐热钢通常在正火或调质状态下使用。马氏体酣热钢采用调质处理。正火或调质的目的是为了获得稳定的组织,良好的综合力学性能和高温强度。
    铁家体钢不能通过热处理强化,只在750-950℃下进行退火处理,退火后须快速冷却以避免475℃脆性。
    奥氏体铭和合金按其加工特点可分为冷变形、热变形和铸造三类合金。冷变形合金在固溶化状态或稳定化状态使用。退火是为了稳定组织以及消除冷作硬化和焊接应力。热变形合金在沉淀硬化(固溶处理加时效)状态使用。铸造合金一般在铸造状态或固溶状态使用,也有在沉淀强化状态下使用的。
    固溶处理的主要目的有二:一是使合金中的各种相能充分固溶于固溶体中,获得强化的固溶体;二是得到适宜的晶粒度。
    时效的目的是为了使过饱和固溶体析出弥散的强化相,达到弥散强化的效果。
3。5焊接加工
    珠光体型耐热钢的焊接性能尚好,但要按规定选择焊条与焊接工艺,避免在焊缝和热影响区产生淬硬性组织。马氏体耐热钢的焊接性能较差,有强烈的淬硬性倾向,焊后的残余应力也较大,易产生裂纹。铁素体耐热钢的塑性及韧性都很低,焊接裂纹产生的倾向较大,为避免裂纹的产生,一般焊前要预热。随着冶金技术的发展,已获超纯和高纯铁素体耐热钢,大大地提高了它们的塑性及可焊性。奥氏体耐热钢和合金具有较好的塑性,对氢脆不敏感,焊接性能也较好,焊前一般不需预热,焊后可不进行热处理。
3。6机加工工艺
    珠光体耐热钢有较好的切削性能。高合金耐热钢和合金的切削性能较差,镍基和钻基高温合金的切削性能更差。一般说来,合金的含碳量越高,合金中能形成丫相的铝、钦、锐等元素和相、钨等强化元素的含量越高,其切削性越差。因此,在选用耐热钢和高温合金时,必须注意其机加工性能及工艺。

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