自1956年?duì)t高溫合金GH3030試煉成功,迄今為止,我國(guó)高溫合金的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用已歷經(jīng)60年的發(fā)展歷程。60年的高溫合金發(fā)展可以分為三個(gè)階段。
個(gè)階段:從1956年至20世紀(jì)70年代初是我國(guó)高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段。本階段主要是仿制前蘇聯(lián)高溫合金為主體的合金系列,如:GH4033,GH4049,GH2036,GH3030,K401和K403等。
第二個(gè)階段:從20世紀(jì)70年代中至90年代中期,是我國(guó)高溫合金的提高階段。主階段主要試制歐美型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī),提高高溫合金生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制。
第三階段:從20世紀(jì)90年代中至今,是我國(guó)高溫合金的全新發(fā)展階段。本階段主要是應(yīng)用和開(kāi)發(fā)了一批新工藝,研制和生產(chǎn)了一系列高性能、次的新合金。
目前,我國(guó)的高溫合金研究主要研究單位是鋼鐵研究總院、北京航空材料研究院、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等,主要生產(chǎn)企業(yè)有:中航工業(yè)、鋼研高納、煉石有色、撫順特鋼、高鋼特鋼和第二重型機(jī)械集團(tuán)萬(wàn)航模鍛廠(二重)等。在此基礎(chǔ)上,我國(guó)已具備了高溫合金新材料、新工藝自主研發(fā)和研究的能力。
雖然高溫金屬合金材料在我國(guó)已發(fā)展近60年,但行業(yè)發(fā)展仍處于成長(zhǎng)期。由于高溫金屬合金材料領(lǐng)域具有較高技術(shù)含量,該行業(yè)企業(yè)擁有較深護(hù)城河。我國(guó)高溫金屬合金每年需求量在2萬(wàn)噸以上,國(guó)內(nèi)年生產(chǎn)量在1萬(wàn)噸左右,市場(chǎng)容量超過(guò)80億元,其中進(jìn)口占比較大。未來(lái)20年我國(guó)各類軍機(jī)采購(gòu)需求在2800架左右,民用飛機(jī)采購(gòu)數(shù)量在5400架左右,對(duì)應(yīng)的高溫合金需求在1500億以上,再加上500億的燃?xì)廨啓C(jī)需求,僅高溫合金空間一項(xiàng)就有2000億的市場(chǎng)空間即將打開(kāi)。
我國(guó)目前的生產(chǎn)能力與需求相比存在兩個(gè)缺口:(1)生產(chǎn)能力不足。目前我國(guó)高溫合金生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量有限,生產(chǎn)能力與需求之間存在較大缺口,在燃?xì)廨啓C(jī)、核電等領(lǐng)域的高溫合金主要還依賴進(jìn)口。(2)高端產(chǎn)品難以滿足應(yīng)用需求。我國(guó)的高溫合金生產(chǎn)水平與美國(guó)、俄羅斯等國(guó)有著較大差距,隨著我國(guó)研制更高性能的航空航天發(fā)動(dòng)機(jī),高溫合金材料在供應(yīng)上存在無(wú)法滿足應(yīng)用需求的現(xiàn)象 [1] 。
超級(jí)馬氏體不銹鋼
顯組織
超級(jí)馬氏體不銹鋼典型的基體金屬顯組織為回火馬氏體。這種低碳回火馬氏體組織具有很高的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)含鎳量的不同、熱處理?xiàng)l件的差異,一些牌號(hào)的超級(jí)馬氏體不銹鋼基體顯組織中可能會(huì)出現(xiàn)10%~40%的細(xì)小彌散狀殘留奧氏體。對(duì)于含鉻16%等級(jí)的超級(jí)馬氏體不銹鋼,顯組織中可能出現(xiàn)少量的δ鐵素體。為了獲得理想的細(xì)晶?;鼗瘃R氏體,在鋼板交貨之前一般都經(jīng)過(guò)淬火加回火處理。
機(jī)械性能
超級(jí)馬氏體不銹鋼不僅具有較好的耐腐蝕性、可焊接性,而且具有強(qiáng)度高和低溫韌性好的特點(diǎn)。典型的機(jī)械性如下:
延伸率大于12%
焊接性能
馬氏體不銹鋼含鉻13%,由于鐵素體晶粒在焊接過(guò)程中粗化和硬化,而使其可焊性很差。以往,這類不銹鋼的用途嚴(yán)格限制于非焊接零件的安裝。經(jīng)過(guò)冶煉工藝的不斷改進(jìn),降低了馬氏體不銹鋼中的碳、氮、硫含量,又增加了一定量的鎳( 含量達(dá)6.5%)和鉬( 含量2.5%),從而開(kāi)發(fā)出了超級(jí)馬氏體不銹鋼。這種材料在加工制造過(guò)程中又采取了特殊的工藝措施,使得新的超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接性能大大超過(guò)了傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼。
超級(jí)馬氏體不銹鋼的焊接可以采用人們熟悉的焊接工藝,諸如氣體保護(hù)金屬極電弧焊(GMAW或SMAW),氣體保護(hù)鎢電弧焊(GTAW)。埋弧焊(SAW)和勵(lì)磁線圈電弧焊(FAW)。對(duì)于環(huán)縫焊接可以使用GTSW、GMAW和SAW,直縫焊大多數(shù)使用SAW。但是,激光焊和電子束焊也非常有吸引力。激光焊對(duì)生產(chǎn)直縫焊管是一種經(jīng)濟(jì)的焊接方法。由于冷卻速度快,在焊縫中可以獲得全馬氏體顯組織,從而得到很好的韌性和滿意的耐蝕性。
耐蝕性能
超級(jí)馬氏體不銹鋼由于含碳量低,相當(dāng)于提高了基體金屬中含鉻量的比例,所以耐腐蝕性好。
對(duì)于弱酸性腐蝕環(huán)境,超馬氏體不銹鋼有取代其它耐蝕合金的趨勢(shì)。但是,在高溫和有二氧化碳存在的腐蝕條件下,會(huì)產(chǎn)生一般腐蝕和局部腐蝕,在二氧化碳和硫化氫同時(shí)存在的腐蝕條件下,必須考慮在室溫下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋和在高溫下產(chǎn)生的局部腐蝕和一般腐蝕。根據(jù)腐蝕條件的不同(如CO2或CO2+H2S),開(kāi)發(fā)了不同牌號(hào)的超馬氏體不銹鋼(含鉬或不含鉬)。這種超13Cr不銹鋼已成功地應(yīng)用于北海地區(qū)的Gullfaks油田和Asgard油田。
秉爭(zhēng)實(shí)業(yè)(安康市分公司)是一家專業(yè)從事 哈氏合金生產(chǎn)的企業(yè),公司經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展,從研發(fā)到生產(chǎn)加工集中了一批經(jīng)驗(yàn)豐富,技術(shù)過(guò)硬的科研、生產(chǎn)和管理團(tuán)隊(duì)。公司以“質(zhì)量di yi,用戶至上,優(yōu)質(zhì)服務(wù),信守合同”的宗旨。憑借著高質(zhì)量的產(chǎn)品,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋C苤贫?,良好的信譽(yù),優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和低廉的價(jià)格暢銷(xiāo)全國(guó),竭誠(chéng)與國(guó)內(nèi)外商家雙贏合作,共同發(fā)展,共創(chuàng)輝煌!熱誠(chéng)歡迎各界朋友前來(lái)參觀、考察、洽談業(yè)務(wù)。
哈氏合金(Hastelloy alloy)
一、引言
哈氏合金是鎳基合金的一種,目前主要分為B、C、G三個(gè)系列,它主要用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無(wú)法使用的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合,在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。其牌號(hào)和典型使用場(chǎng)合如下表所示。
為改善哈氏合金的耐蝕性能和冷、熱加工性能,哈氏合金先后進(jìn)行了三次重大改進(jìn), 其發(fā)展過(guò)程如下:
B系列 :B → B-2(00Ni70Mo28) → B-3
C系列 :C → C-276(00Cr16Mo16W4) → C-4(00Cr16Mo16) → C-22 (00Cr22Mo13W3) → C-2000(00Cr20Mo16)
G系列 :G → G-3(00Cr22Ni48Mo7Cu) → G-30(00Cr30Ni48Mo7Cu)
目前使用廣泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)。第三代材料N10675(B-3)、N10629(B-4)、N06059(C-59)處于推廣階段。由于冶金技術(shù)的進(jìn)步,近年來(lái)出現(xiàn)了多個(gè)牌號(hào)的含~6%Mo的所謂“超級(jí)不銹鋼”,替代了G系列合金,使得G系列合金的生產(chǎn)和使用迅速下降。
三、力學(xué)性能
哈氏合金的力學(xué)性能非常突出,它具有高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn),所以在機(jī)加工方面有一定的難度,而且其應(yīng)變硬化傾向極強(qiáng),當(dāng)變形率達(dá)到15%時(shí),約為18-8不銹鋼的兩倍。哈氏合金還存在中溫敏化區(qū),其敏化傾向隨變形率的增加而增大。當(dāng)溫度較高時(shí),哈氏合金易吸收有害元素使它的力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降。