不锈钢特性:在304钢的基础上,添加Ti以防止晶界腐蚀,适合于使用在430℃至900℃状态中。
不锈钢用途:航空器、排气管、锅炉汽包。
不锈钢牌号:309S
不锈钢特性:具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能,耐热温度可达900℃,在无负荷的条件下, 耐热温度可达1000℃。
不锈钢用途:热处理炉,加热炉,电站锅炉热交换器,排烟道等高温环境设备。
不锈钢牌号:310S
不锈钢特性:具有良好耐高温氧化性能与高温持久性能,耐热温度可达1000℃,在无负荷的条件下, 耐热温度可达1100℃。
不锈钢用途:热处理炉,加热炉,电站锅炉热交换器,排烟道等高温环境设备。
不锈钢牌号:410
不锈钢特性:马氏体系的代表钢种,虽具有高强度,但不适合于恶劣的腐蚀环境。加工性良好,经过热处理后发生硬化,有磁性。
不锈钢用途:刀刃、机械部件、石油提炼设备、螺栓、螺母等。
不锈钢牌号:416
不锈钢特性:410基础上增加S的含量以切削性能。可以通过热处理强化。416的强度和切削加工性比304和316好,摩擦系数小,但耐腐蚀能力不如304和316。
不锈钢用途:多用于数控自动车床使用,生产电磁阀、特电机和电气元件等。
不锈钢牌号:420
不锈钢特性:410的高碳版本。淬火状态的硬度良好,具有耐腐蚀性,有磁性。
不锈钢用途:刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刀)。
不锈钢牌号:431
不锈钢特性:马氏体不锈钢中强度与韧性搭配较好的一种钢种。它对氧化性酸、大部分有机酸以及有机盐类的水溶液有良好的耐蚀性。
不锈钢用途:航空部品、螺栓、雨刮器臂、弹簧、轴承等。
不锈钢牌号:440A、440B、440C
不锈钢特性:高铬,韧性大。可热处理至高硬度。
不锈钢用途:刀具、轴承等。
不锈钢牌号:430
不锈钢特性:作为铁素体钢的代表钢种,热膨胀率抵,成形性及耐氧化性较好。
不锈钢用途:耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
不锈钢牌号:430F
不锈钢特性:430基础上增加S的含量,改善切削性能。
不锈钢用途:耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽等。
不锈钢牌号:630(17-4PH)
不锈钢特性:431牌号的改良型。沉淀硬化型。可以通过热处理方便地调整硬度。冷加工硬化明显。
不锈钢用途:齿轮、轴、阀等。
不锈钢牌号:631 (17-7PH)
不锈钢特性:301牌号的改良型。半奥氏体沉淀硬化型。常温的成型加工性良好。
不锈钢用途:飞机构造材料或精密机械的弹簧等。
不锈钢牌号:2205
不锈钢特性:双相不锈钢。兼具铁素体和奥氏体的优点。强度和韧性高。耐应力腐蚀和耐点蚀能力高于316L。
不锈钢用途:油气、石化、化肥、桥梁、建筑及化学品船等。
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是:
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能,合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金,可通过调整成分使γ’含量达60%或更高,从而在高达合金熔点85%的温度下,合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点,可根据零件的使用需要,设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度,可以分为以下三类:
第YI类:在-253~650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能,特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金,其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%;650℃,620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类:在650~950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金,950℃时,拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%;950℃,200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类: 在950~1100℃ 使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金,1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度ZUI高的涡轮叶片材料,适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高,新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高,应用范围不断提高。
1、GH4169高温合金
GH4169合金是镍一铬一铁基高温合金。GH4169合金属于镍基变形高温合金。镍基合金是一种复杂的合金。它被广泛地应用于制造各种高温部件。同时,也是所有高温合金中为注目的一种合金。它的相对使用温度在所有普通合金系中也是的。目前,先进的飞机发动机中这种合金的比重在50%以上。
GH4169合金是由国际镍公司亨廷顿分公司的Eiselstein研制成功,于1995年公开介绍的时效硬化镍—铬—铁基变形合金。合金是以体心立方g〞和面心立方g′相为沉淀强化的一种镍基变形高温合金,在650℃以下具有高的抗拉强度、屈服强度和良好的塑性,具有良好的抗腐蚀、抗辐射能、疲劳、断裂韧性等综合性能,以及满意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253~650℃很宽的温度范围内组织性能稳定,成为在深冷和高温条件下用途极广的高温合金。由于GH4169良好的综合性能,目前被广泛用于航空发动机的压气机盘、压气机轴、压气机叶片、涡 、涡轮轴、机匣、紧固件和其它结构件和板材焊接件等 [3] 。
我国于70年代开始研制GH4169合金,主要应用于盘件,使用时间比较短,所以采用真空感应加电渣重熔的双联工艺。八十年代开始应用于航空领域,提高和改进材料质量、提高合金的综合性能和使用可靠性成为主要的研究方向。当前GH4169合金的主要研究方向为:
(1)改进冶炼工艺,量化冶炼参数,实现程序稳定操作,使合金显组织更加均匀,从而得到优良的屈服和疲劳强度以及抗裂纹扩展止裂能力,提高低周疲劳强度等;
(2)改进热处理工艺。目前的热处理工艺不能很好的钢锭中心的偏析,所以对组织的均匀性有不利影响,因此采用合理的均匀化退火工艺,得到细晶坯料成为现在的主要研究方向之一;
(3)改进使用设计。由于GH4169的工作温度不能高于650℃,所以应当加强零部件的冷却,充分发挥该高温合金的高性能、低成本等优点;
(4)提高组织稳定性能。由于航空发动机部件的长寿命要求,对于提高GH4169合金长期时效组织稳定性方面也是至关重要的。
2、单晶高温合金
目前单晶合金材料已发展到第四代,承温能力到1140℃,已近金属材料使用温度极限。未来要进一步满足先进航空发动机的需求,叶片的研制材料要进一步拓展,陶瓷基复合材料有望取代单晶高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用。
单晶高温合金叶片研制难度和周期与其结构复杂性有关,普通复杂程度的单晶叶片研制周期较短,但在航空发动机上应用也需经历较长的时间。从单晶实心叶片到单晶空心叶片、到气冷复杂空心叶片等,技术难度跨度很大,相应的研制周期跨度也较大。一般一种普通复杂程度的单晶空心叶片从图纸确认、模具设计到试制、再到小批投产,需要1~2年时间。但单晶叶片由于其复杂的服役环境,需要进行大量的验证试验,一般一种普通结构的单晶空心叶片从研制出来以后到航空发动机上应用需5~10年的时间,有的随发动机研制进度,甚至需要15年或更长的时间 [4] 。
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