原標(biāo)題：你不懂鎳基合金知識(shí)

　　國(guó)內(nèi)外鎳基高溫合金材料總和

　　以鎳為基礎(chǔ)的合金稱(chēng)為鎳合金。鎳具有良好的機(jī)械、物理和化學(xué)性能。添加適當(dāng)?shù)脑乜梢蕴岣咂淇寡趸?、耐腐蝕性、高溫強(qiáng)度和一些物理性能。鎳合金可用作電子管用材料、精密合金（磁性合金、精密電阻合金、電熱合金等）、鎳基高溫合金、鎳基耐腐蝕合金和形狀記憶合金。鎳合金廣泛應(yīng)用于能源開(kāi)發(fā)、化工、電子、航空、航天等部門(mén)。

　　鎳可與銅、鐵、錳、鉻、硅、鎂組成多種合金。鎳銅合金是著名的蒙乃爾合金，強(qiáng)度高，塑性好。化學(xué)性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于電氣工業(yè)、真空管道、化工、醫(yī)療設(shè)備航海船舶工業(yè)。

　　一、鎳基合金定義

　　鎳基合金一般為Ni含量超過(guò)30wt%合金被稱(chēng)為常見(jiàn)產(chǎn)品Ni含量都超過(guò)50wt%， 鐵基和鈷基合金因其超高溫機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性而被稱(chēng)為超合金(Superalloy)，一般用于540℃根據(jù)上述高溫環(huán)境和使用場(chǎng)合，選擇不同的合金設(shè)計(jì)，主要用于具有高溫機(jī)械強(qiáng)度的特殊耐腐蝕環(huán)境、高溫腐蝕環(huán)境和設(shè)備。常用于航天、能源、石化或特殊電子/光電。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　產(chǎn)品需要特性

　　產(chǎn)品用途

　　航天工業(yè)

　　在極高溫下保持良好的機(jī)械強(qiáng)度

　　飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)閥門(mén)

　　能源工業(yè)

　　抗高溫硫化和高溫氧化性能好

　　熔爐零件、隔熱層、熱處理工業(yè)、石油和天然氣工業(yè)

　　石化工業(yè)

　　耐水溶液(酸、堿、氯離子)腐蝕

　　海水淡化廠、石化輸送管道

　　電子/光電一般工業(yè)

　　一般環(huán)境耐腐蝕或耐高溫性低

　　電池外殼、導(dǎo)線架，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器網(wǎng)罩

　　起源與發(fā)展

　　鎳基合金于20世紀(jì)30年代末開(kāi)發(fā)，英國(guó)于1941年首次生產(chǎn)鎳基合金 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；增加潛變強(qiáng)度，提高潛變強(qiáng)度Al，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al)；20世紀(jì)40年代中期，俄羅斯在20世紀(jì)40年代末開(kāi)發(fā)了鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新。鎳基合金的發(fā)展包括合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新。

　　比如20世紀(jì)50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展含量很高Al和Ti 鎳基合金創(chuàng)造了條件，大大提高了合金的強(qiáng)度和使用溫度。20世紀(jì)50年代末，由于渦輪葉片工作溫度的提高，合金需要更高的高溫強(qiáng)度，但合金強(qiáng)度高，難以變形，甚至不能變形。因此，采用精密鑄造技術(shù)開(kāi)發(fā)了一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。20世紀(jì)60年代中期開(kāi)發(fā)了更好的方向性結(jié)晶、單晶高溫合金和粉末冶金高溫合金。

　　為了滿足船舶和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的需要，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，一批耐熱性好、組織穩(wěn)定的高耐腐蝕性Cr鎳基合金。鎳基合金的工作溫度約為40年代初至70年代末的40年 提高1,100℃，平均每年增加10℃左右。目前鎳基合金的使用溫度已超過(guò)1100℃，上述原始成分非常簡(jiǎn)單Nimonic75 合金，到最近的發(fā)展MA6000 合金，在1,100℃拉伸強(qiáng)度可達(dá)220MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa；其1,100℃/137MPa航空發(fā)動(dòng)機(jī)1000小時(shí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

　　三、鎳基合金的特點(diǎn)

　　鎳基合金是超合金中應(yīng)用最廣泛、強(qiáng)度最高的材料。超合金的名稱(chēng)來(lái)源于材料的特性。

　　包括：

　　(1)性能優(yōu)異:高溫下能保持高強(qiáng)度，抗?jié)撟?、抗疲勞等機(jī)械性能優(yōu)異，抗氧化、耐腐蝕、塑性好 焊接性。

　　(2)合金添加超復(fù)雜:鎳基合金通常添加十種以上的合金元素，以提高不同環(huán)境的耐腐蝕性；以及固溶強(qiáng)化或沉淀強(qiáng)化。

　　(3)工作環(huán)境超差:鎳基合金廣泛應(yīng)用于航天飛行發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獾雀鞣N嚴(yán)格的使用條件 室內(nèi)高溫高壓件、核能、石油、海洋工業(yè)結(jié)構(gòu)件、耐腐蝕管道等。

　　四、鎳基合金微組織

　　鎳基合金的晶體結(jié)構(gòu)主要是高溫穩(wěn)定性 面心立方體(FCC)為了提高其耐熱性，形成各種二次相，提高鎳基合金的高溫強(qiáng)度，沃斯田鐵結(jié)構(gòu)增加了大量的合金元素。二次相的類(lèi)型包括各種形式 MC、M23C6、M6C、M7C碳化物主要分布在晶界等 γ' 或 γ'' 等結(jié) 構(gòu)上是構(gòu)上(Coherent)之有序(Ordering)介金屬化合物。γ'與 γ'' 相比之下，它的化學(xué)成分大致是Ni3(Al, Ti) 或 Ni3Nb，這種有序相在高溫下非常穩(wěn)定，通過(guò)它們的強(qiáng)化可以獲得優(yōu)異的潛變破壞強(qiáng)度。 如圖1所示：

　　圖1 典型的鎳基合金微組織

　　顯微組織的變化趨勢(shì)如下： γ相數(shù)逐漸增加，尺寸逐漸增加，從球形到立方體，同一合金的尺寸和形狀不同γ'相。此外，鑄造合金也出現(xiàn)在凝固過(guò)程中γ γ晶體沉淀了不連續(xù)的顆粒狀碳化物，并被共晶體沉淀γ這些微組織的變化提高了合金的性能。此外，現(xiàn)代鎳基合金的化學(xué)成分非常復(fù)雜，合金飽和度非常高，因此每種合金元素都需要 嚴(yán)格控制(尤其是主要強(qiáng)化元素)的含量，否則其他有害介金屬相在使用過(guò)程中容易沉淀，如σ、Laves相等會(huì)損害合金的強(qiáng)度和韌性。

　　五、合金元素和品牌的作用

　　鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣泛、強(qiáng)度最高的合金。大量添加Ni 鎳基合金維持沃斯田鐵相穩(wěn)定元素 FCC結(jié)構(gòu)能溶解更多其他合金元素，保持良好的組織穩(wěn)定性和材料塑性；和 Cr、Mo和Al它具有抗氧化、耐腐蝕和一定的強(qiáng)化作用。鎳基合金的強(qiáng)化可分為：

　　(1)固溶強(qiáng)化元素，如W、Mo、Co、Cr與基材不同的原子半徑和V等Ni-Fe局部晶格應(yīng)變強(qiáng)化材料導(dǎo)致基地；

　　(2)沉淀強(qiáng)化元素Al、Ti、Nb和Ta等，可形成整合有序A3B型金屬間化合物，如Ni3(Al,Ti)等強(qiáng)化相(γ)獲得比鐵基高溫合金、鈷基合金和鈷基合金；

　　(3)晶界強(qiáng)化元素，如B、Zr、Mg稀土元素能提高合金的高溫性能。一般鎳基合金牌號(hào)由開(kāi)發(fā)廠家命名，如Ni-Cu合金又稱(chēng)為Monel合金，常見(jiàn)Monel 400、K-500等。一般鎳基合金牌號(hào)由開(kāi)發(fā)廠家命名，如Ni-Cu合金又稱(chēng)為Monel合金，常見(jiàn)Monel 400、K-500等。Ni-Cr合金通常被稱(chēng)為 Inconel鎳基耐熱合金主要用于氧化介質(zhì) ，常見(jiàn)如 Inconel 600、625等。若是Inconel在合金中加入較高的量Fe來(lái)取代Ni，則為Incoloy合金的耐高溫性不如鎳基析硬化合金，但價(jià)格便宜，可用于噴射發(fā)動(dòng)機(jī)和石化廠反應(yīng)器的低溫部件Incoloy 800H、825等。若于Inconel與Incoloy加入沉淀強(qiáng)化元素，如Ti、Al、Nb等等，成為沉淀硬化(鐵)鎳基合金，在高溫下仍能保持良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，多用于噴射發(fā)動(dòng)機(jī)組件，如 Inconel 718 、Incoloy A-286 等。而 Ni-Cr-Mo(-W)(-Cu) 合金稱(chēng)為哈氏耐蝕合（Hastelloy)，其中Ni-Cr-Mo主要用于還原介質(zhì)腐蝕。Hastelloy代表牌號(hào)如C-276、C-2000等。鎳基合金的主要品牌及添加元素可參考圖2：

　　圖2

　　六、鎳基合金的性能

　　1.高溫(瞬時(shí))強(qiáng)度

　　鎳基合金在室溫下具有較高的拉伸強(qiáng)度 (TS=1,200-1,600；YS= 900-1,300 MPa)，延展性好，這一趨勢(shì)可以保持至高達(dá)圖3

　　圖3 鎳基合金中強(qiáng)硬分析和延性基地形成的復(fù)合概念

　　它包括高熔點(diǎn)和高強(qiáng)度的離子和共價(jià)鍵結(jié)γ'或γ沉淀相，如多個(gè)滑動(dòng)系統(tǒng)和延展性沃斯田鐵相基地，以復(fù)合材料的概念獲得優(yōu)異的強(qiáng)度塑性機(jī)械性能，使鎳基合金的應(yīng)用溫度成為金屬材料中最高的圖4：

　　圖4 各種工程材料的強(qiáng)度-應(yīng)用溫度地圖根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度劃分

　　2.潛變強(qiáng)度

　　潛入高溫材料(T/Tm>0.由于材料合金具有最佳的抗高溫潛變能力，廣泛應(yīng)用于各種高溫環(huán)境中，在恒荷載作用下，塑性變形現(xiàn)象緩慢，作為載體。如圖5所示：

　　圖5 三個(gè)階段的潛變形，以及溫度對(duì)潛變影響的強(qiáng)度-應(yīng)用溫度示意圖

　　可分為三個(gè)階段， 在初步潛變(Primary Creep)在這個(gè)階段，變形率相對(duì)較大，但隨著應(yīng)變的增加，加工硬化減慢。當(dāng)變形率達(dá)到最小值并接近常數(shù)時(shí)，稱(chēng)為第二階段潛變或穩(wěn)態(tài)階段潛變 (Secondary or Steady-StateCreep)，這是加工硬化和動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。當(dāng)變形率達(dá)到最小值并接近常數(shù)時(shí)，稱(chēng)為第二階段潛變或穩(wěn)態(tài)階段潛變 (Secondary or Steady-StateCreep)，這是加工硬化和動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果。工程材料設(shè)計(jì)所需的潛變應(yīng)變率是指現(xiàn)階段的應(yīng)變率。在第三階段(Tertiary Creep)，由于頸縮，應(yīng)變率隨應(yīng)變?cè)黾佣手笖?shù)增長(zhǎng)，最終達(dá)到破壞。

　　應(yīng)力與應(yīng)變率的關(guān)系因潛變機(jī)制而異。一般來(lái)說(shuō)，溫度升高或應(yīng)力升高會(huì)增加穩(wěn)態(tài)潛變的變形率，縮短潛變壽命。潛變機(jī)制可分為(1)差排潛變：在高溫的幫助下，差排可沿滑動(dòng)表面滑動(dòng)，然后變形。(2)擴(kuò)散潛變:由原子運(yùn)動(dòng)引起的，稱(chēng)為沿晶粒散Nabarro-Herring Creep，以高溫為主要機(jī)制。沿晶界擴(kuò)散稱(chēng)為Coble Creep，在低溫時(shí) 主要機(jī)制。因此，晶粒越小，擴(kuò)散潛變的可能性就越大。（3）晶體邊界滑動(dòng)：由于高溫時(shí)晶體邊界較弱，材料容易沿晶體邊界滑動(dòng)，導(dǎo)致晶體裂紋越小，越容易產(chǎn)生晶體邊界滑動(dòng)潛變和沿晶體裂紋。金屬的潛變形通常是差排潛變和晶界滑移的交互作用。鎳基合金可以大大抑制差排潛變，晶界沉淀的碳化物有助于抵抗晶界滑移引起的潛變，使鎳基合金與其他金屬材料相比具有優(yōu)異的抗?jié)撟冃詧D6：

　　圖6 比較不同合金材料的潛變性能

　　此外，從傳統(tǒng)的鑄造方法到單向凝固長(zhǎng)柱晶體，耐高溫潛變性能會(huì)提高，若進(jìn)一步生長(zhǎng)為單晶，潛變性能會(huì)顯著提高，因此，鎳基合金還發(fā)展了共晶凝固、單晶鑄造、粉末冶金等特殊技術(shù)，進(jìn)一步提高了鎳基合金的耐高溫潛變性。

　　3.耐蝕性質(zhì)

　　控制材料腐蝕被認(rèn)為是節(jié)約工業(yè)實(shí)踐材料經(jīng)濟(jì)的最佳途徑。

　　3.耐蝕性質(zhì)

　　控制材料腐蝕被認(rèn)為是節(jié)約工業(yè)實(shí)踐材料經(jīng)濟(jì)的最佳途徑。設(shè)計(jì)端工業(yè)設(shè)備的材料選擇不是 設(shè)計(jì)和選擇只需考慮材料價(jià)格、后續(xù)更換和維護(hù)所需的周期長(zhǎng)度、整體使用效率和更重要的安全問(wèn)題。鎳基合金在強(qiáng)還原腐蝕環(huán)境、復(fù)雜混合酸環(huán)境和含鹵素離子的溶液中具有良好的耐腐蝕性。鎳基耐腐蝕合金可以Hastelloy以合金為代表，如前所述，Ni在晶體學(xué)中，元素可以容納更多的合金來(lái)提高耐腐蝕性；而且Ni它本身具有一定的耐腐蝕性，如對(duì)抗性Cl應(yīng)力腐蝕和苛性堿腐蝕具有良好的抗性。鎳基合金中添加的鈍化元素可與基材形成固溶體，提高材料的腐蝕電位和熱穩(wěn)定性。如Ni中加入 Cu, Cr,Mo等等，提高整體合金的耐腐蝕性圖7：

　　圖7 不同合金材料腐蝕電位的示意圖

　　此外，合金元素還能促進(jìn)合金表面的致密腐蝕 形成產(chǎn)品保護(hù)膜Cr2O3, Al2O因此，鎳基耐腐蝕合金通常含有Cr、Al這兩種元素之一或兩者都有，特別是當(dāng)強(qiáng)度不是合金的主要要求時(shí)，應(yīng)特別注意合金的抗高溫氧化性能 高溫合金具有熱腐蝕性和氧化性

　　不同的元素含量不同。雖然高溫合金的高溫氧化行為非常復(fù)雜，但通常通過(guò)氧化動(dòng)力學(xué)和氧化膜的組成變化來(lái)表示高溫合金的抗氧化能力。本文描述了純鎳和主鎳基合金的耐腐蝕性。

　　純鎳材料如 Ni 200/201(UNS N02200/ UNS N02201)是商業(yè)純鎳(>99.0%)。它具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的耐腐蝕性，以及其他有用的物理特性，包括磁性、磁致伸縮性、高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。Ni 在食品、人造纖維、苛性堿等需要保證產(chǎn)品純度的應(yīng)用中，200的耐腐蝕性尤為有用。耐腐蝕性是結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要因素。其它用途包括天空和導(dǎo)彈部件。鎳耐腐蝕合金包括哈氏合金和Ni-Cu主要合金元素為合金等Cr、Mo、Cu綜合性能好，能承受各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕。最早應(yīng)用Ni-Cu成 份之Monel；此外還有Ni-Cr合金(即鎳基耐熱合金、耐腐蝕合金)Ni-Mo合金、Ni-Cr-Mo合金(即哈氏合金C系列) 等。就耐腐蝕性而言，Ni-Cu在還原介質(zhì)中，合金的耐腐蝕性優(yōu)于Ni，耐腐蝕性優(yōu)于氧化介質(zhì)Cu，在無(wú)氧和氧化劑的條件下， 是耐高溫氟氣、氟化氫和氫氟酸的最佳材料；Ni-Cr氧化介質(zhì)主要用于合金。耐高溫氧化和硫、釩等氣體腐蝕， 合金中含Cr只有當(dāng)量大于13%時(shí)，才能產(chǎn)生有效的耐腐蝕性Cr耐腐蝕性越高，含量越高， 但在鹽酸等非氧化介質(zhì)中，耐腐蝕性較差， 這是因?yàn)榉茄趸运嵩谌芙庋趸さ耐瑫r(shí)，不易使合金產(chǎn)生氧化膜。

　　再加入鎳基合金Mo與Cu等元素可以提高保護(hù)對(duì)抗層還原酸的耐腐蝕性，如Ni-Mo合金主要用于還原介質(zhì)腐蝕，是耐鹽酸腐蝕的最佳合金，但當(dāng)有氧和氧化劑存在時(shí)，耐腐蝕性會(huì)顯著降低 。Ni-Cr-Mo(-W) 以上兩種合金 Ni-Cr 與Ni-Mo主要用于氧化還原混合介質(zhì)。該合金在高溫氟化氫、含氧和氧化劑的鹽酸、氫氟酸溶液和室溫下的濕氯中具有良好的耐腐蝕性。含Mo 鎳基耐腐蝕合金的重要性在于它能同時(shí)抵抗氧化酸和還原酸，如鈦和不銹鋼，如哈氏C-276或C-含W合金2000合金Ni-Cr-Mo合金圖8：

　　圖8 還原酸的合金不同(HCl)耐腐蝕數(shù)據(jù)

　　硅和碳含量極低， 一般認(rèn)為是萬(wàn)能耐腐蝕合金，它對(duì)大多數(shù)腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的耐腐蝕性，具有優(yōu)異的耐孔隙腐蝕性和應(yīng)力開(kāi)裂腐蝕性C、Si，因此，碳化物碳化物的沉淀，提高其耐腐蝕性。由于這一特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)設(shè)備等惡劣環(huán)境中。由于這一特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)設(shè)備等惡劣環(huán)境中。Ni-Cr-Mo-Cu合金具有耐硝酸和硫酸腐蝕性，在某些氧化還原混合酸中也具有良好的耐腐蝕性。

　　七、鎳基合金生產(chǎn)技術(shù)

　　鎳基合金的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是鎳原料→ 鎳合金鑄錠(熔煉)→二次精煉→加工→成品→下游應(yīng)用圖9：

　　圖9 一般鎳基合金生產(chǎn)工藝圖

　　方向性凝固、單晶鑄造、粉末冶金等特殊技術(shù)。本文簡(jiǎn)要介紹了傳統(tǒng)鎳基合金生產(chǎn)的熔煉、熱加工、熱處理等關(guān)鍵技術(shù)。

　　鎳基合金組成Ni-Cr-Fe為主， 添加其它元素，如Cu、Si、Mn、Al、Ti、Nb、W、C等。一般來(lái)說(shuō)，這些元素對(duì)超合金材料的影響可以從文獻(xiàn)中理解，但如果要重組或添加新的合金成分，并了解其在微組織中的交互作用， 最近，可以通過(guò)材料性能模擬軟件計(jì)算合金系統(tǒng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，幫助提供高性價(jià)比的方向，提高合金設(shè)計(jì)的效率。熔煉技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)合金設(shè)計(jì)，鎳基合金熔煉主要分為一般等級(jí)的電爐 (Electric Arc Furnace，EAF)+電渣再熔煉 (Electro-Alag Remelting，EAR)高級(jí)真空感應(yīng)熔煉(Vacuum Induction Melting，VIM)+電渣重熔精煉產(chǎn)品。為了在熔煉過(guò)程中獲得更純的合金鋼液，降低氣體含量和有害元素含量；同時(shí)，一些合金含有易氧化元素，如Al、Ti如果存在，很難控制非真空冶煉；為了獲得更好的熱塑性，鎳基合金通常通過(guò)真空感應(yīng)爐熔化，甚至通過(guò)真空感應(yīng)熔化和真空自耗爐或爐渣爐重熔來(lái)生產(chǎn)。其中VIM圖10：

　　圖10 真空感應(yīng)熔煉及電渣重熔設(shè)備示意圖

　　主要目的是通過(guò)鑄錠凝固控制技術(shù)，準(zhǔn)確命中7-12種合金成分，去除雜質(zhì)元素和有害氣體，保持結(jié)構(gòu)致密，無(wú)表面缺陷 合金熔煉可限制非金屬氧化夾雜物的形成，去除氧、氫、氮等不必要的微量元素和溶解氣體，獲得精確均勻的合金成分。VIM熔化用于完成熔化的鑄錠ESR精煉的電極，ESR (圖10)工藝的目的是獲得更純凈、低雜質(zhì)的錠，即去渣/精煉控制技術(shù)中的介紹，然后采用錠凝固控制技術(shù)，達(dá)到成分純凈、結(jié)構(gòu)致密、微組織均勻的目的。VIM熔化用于完成熔化的鑄錠ESR精煉的電極，ESR （圖10）該工藝的目的是獲得更純凈、低雜質(zhì)的錠，即去除渣/精煉控制技術(shù)中的介紹，然后采用錠凝固控制技術(shù)，達(dá)到成分純凈、結(jié)構(gòu)致密、微組織均勻的目的。真空感應(yīng)爐通常熔化，以確保成分和控制氣體和雜質(zhì)的含量，并采用真空重熔-精密鑄造技術(shù)制造零件。一般來(lái)說(shuō)，不純度與缺陷(如孔隙)與合金成分和鑄造技術(shù)有關(guān)。

　　鎳基合金在加工中常采用鍛造、軋制等方法。對(duì)于熱塑性差的合金，甚至采用擠壓開(kāi)胚后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包裝直接擠壓的技術(shù)。一般變形的目的是破碎鑄造組織，優(yōu)化微組織結(jié)構(gòu)。鎳基合金在高溫下的變形阻抗和熱延性的不穩(wěn)定性增加了鎳基合金工藝的難度。一般鎳基合金強(qiáng)度高，冷熱加工不易C-276為例， 高溫變形阻抗約為不銹鋼的2.4倍，冷加工的高硬化率使其強(qiáng)度達(dá)到不銹鋼的2倍。除高溫變形阻抗外，還應(yīng)考慮不同溫度下不同變形阻抗或夾雜物的區(qū)域），不純區(qū)域會(huì)損害合金的高溫機(jī)械性能，如圖11所示：

　　圖11 鎳基合金Inconel 601在不同溫度下的熱延 數(shù)據(jù)曲線阻抗，低熱延性顯示 在60%的溫度下加工容易造成裂縫

　　超合金鑄件在允許加工溫度范圍內(nèi)的耐熱延性可視為熱加工工藝的工作范圍。加工后或部分鑄造合金需要熱處理。加工后或部分鑄造合金需要熱處理。鎳基合金固溶熱處理的目的取決于產(chǎn)品的性質(zhì) 晶粒尺寸需要控制，以促進(jìn)高溫再結(jié)晶和應(yīng)力消除， 以及回溶前工藝中沉淀的不良相，如M23C6、δ、η等。就固溶強(qiáng)化鎳基合金而言，其熱處理程序?yàn)?1)升溫至沉淀物可回溶溫度，(2)持溫達(dá)到所需晶粒尺寸，(3) 必須控制冷速，避免敏化相M23C6等之析出。

　　一般來(lái)說(shuō)，晶粒尺寸和固溶處理后的功能 沿晶析出物的影響取決于合金成分和前工藝 調(diào)整固溶處理的溫度和時(shí)間，以達(dá)到所需的性質(zhì)。此外，含Cr鎳基合金400~800oC 熱履歷時(shí)，碳化鉻(M23C6)晶界沉淀， 晶界周?chē)纬摄t缺乏區(qū) (Cr-depletion Zone)，導(dǎo)致該區(qū)域耐腐蝕性降低，稱(chēng)為敏化，容易導(dǎo)致沿晶侵蝕(IGA)沿晶體應(yīng)力腐蝕破裂(IGSCC)的發(fā)生。另一方面，沃斯田鐵系沉淀了強(qiáng)化鎳基合金的熱處理 (1)升溫 沉淀物回溶溫度下的固溶階段和(2)γ/ γ兩相區(qū)的持溫時(shí)效階段。固溶使沉淀物回溶，基地內(nèi) γ' 沉淀所需元素增加， 實(shí)現(xiàn)各添加元素的均質(zhì)化，控制基材 γ 晶粒下的晶粒尺寸；控制溫度、時(shí)間、冷速和多階段時(shí)效 γ' 主沉淀物的分布和形狀會(huì)影響潛變和耐腐蝕性。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)化相往往是奈米尺度，用一般金相法觀察并不容易。通常需要高倍穿透性電子顯微鏡(TEM)掌握沉淀物的形狀。

　　八、結(jié) 語(yǔ)

　　近年來(lái)，全球鎳基合金產(chǎn)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，特別是石化EAF等級(jí)及能源/航天VIM對(duì)等級(jí)鎳基合金的需求增加最為明顯，亞洲市場(chǎng)增長(zhǎng)最快，航天和能源的應(yīng)用將大幅增加。臺(tái)灣鎳基合金行業(yè)主要分為精加工回銷(xiāo)、能源和石化廠，后者產(chǎn)值較大。由于臺(tái)灣鎳基合金和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn) 產(chǎn)品生產(chǎn)仍處于發(fā)展階段，由于能源、節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療等新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，為了幫助下游獲得高端材料，提高金屬行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力，中鋼于2011年聯(lián)盟華新，結(jié)合精煉能源和中鋼軋制優(yōu)勢(shì)，投資生產(chǎn)鈦合金、鎳基合金、模具鋼等高端特殊合金，希望與國(guó)內(nèi)行業(yè)合作伙伴合作，為國(guó)內(nèi)金屬行業(yè)的升級(jí)發(fā)展創(chuàng)造良好成果。

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