推薦變形高溫合金Haynes 718沉淀硬化型合金的分析與研究

Haynes 718是是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，長(zhǎng)期使用溫度范圍-253~650℃，短期使用溫度在800℃，在650℃以下時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐氧化耐腐蝕性。以及良好的加工性能和焊接性能和長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性。

Haynes 718適用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等，主要有棒、板、管、帶、絲、等。

Haynes 718執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):DIN,UNS、ASTM、GB/T14992，Haynes 718對(duì)應(yīng)牌號(hào):2.4668、N07718、GH4169。

上海飛釩特鋼集團(tuán) 有限公司 資訊推薦：高溫合金加工緊固件材料、可加工成品（加熱元件護(hù)套、核蒸汽發(fā)生器管、燃?xì)鉁u輪部件、高壓壓氣機(jī)盤(pán)、燃燒室部件、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、渦輪葉片、壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪機(jī)閘、熱交換器、蒸汽管道、設(shè)備管道、高溫螺柱、螺栓、高溫火焰筒、耐蝕封嚴(yán)圈、耐腐蝕隔圈、渦輪盤(pán)、盤(pán)軸、耐高溫葉片、高溫軸承、特種合金噴嘴、合金成型套筒、等）

加工耐蝕性緊固件材料、耐蝕性元件護(hù)套、耐蝕性發(fā)生器管、耐蝕性渦輪部件、耐蝕性高壓壓氣機(jī)盤(pán)、燃燒室耐蝕性部件、耐蝕性發(fā)動(dòng)機(jī)部件、耐蝕性渦輪葉片、耐蝕性壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪機(jī)閘、耐蝕性熱交換器、耐蝕性蒸汽管道、耐蝕性設(shè)備管道、耐蝕性螺柱、耐蝕性螺栓、高溫火焰筒、耐蝕封嚴(yán)圈、耐腐蝕隔圈、耐蝕性渦輪盤(pán)、耐蝕性盤(pán)軸、耐蝕性葉片、耐蝕性軸承、海洋材料、玻封管等。

海洋，海水應(yīng)用：精密合金、高溫應(yīng)用彈簧、高強(qiáng)度、抗耐磨、高強(qiáng)度、抗磨損、高溫合金高抗氧化等。常溫應(yīng)用、高耐腐蝕性、高抗拉強(qiáng)度等。

我公司主導(dǎo)產(chǎn)品主要有四大類(lèi):

鍋爐、電站行業(yè)用鍛材鍛件、閥門(mén)閥體，主要材料有：SA-335P91、P92、F12F22等美國(guó)ASME 系列：德標(biāo)WB36(15NiCuMoNb5)及42CrMo5-6等系列產(chǎn)品。(2)模具用鍛造扁鋼、模塊、圓鋼，主要生產(chǎn)材料有:12344 (H13)均質(zhì)化+超化、718HH、1.2379 (D2)、S136、NAK80、1.2316、1.2083 (4Cr13)、1.2085、1.4034、3Cr17NiMo、1.2358、1.2714、5CrNiMo、1.2367、9Cr18Mo、火焰淬火鋼7CrSiMnMoV.XPM、2738MOD、DC53、SKS3、SKD11以及新型模具鋼8407、8418 等牌號(hào)。(3)汽輪機(jī)行業(yè)用鍛材，主要生產(chǎn)材料有: 2Cr12NMo1W1V(日本61系列)0Cr17Ni4Cu4Nb (17-4PH)、1Cr12Mo、25Cr2Mo1VA、38Cr2Ni2Mo等。(4)不熱系列特異型件等。如：9Cr3Mo、9Cr18、42CrMo4、17NiCrMo6、34CrNi3Mo、34CrNiMo6、40CrNiMoA等各種牌號(hào)的合金結(jié)構(gòu)鋼：20Cr13、SUS410/420 等Cr不銹鋼：SUS304/316L、0Cr25Ni20等Ni不銹：GH132等高溫合金系列：30CrMnSiNi2A、PCrNi3Mo等。

Haynes 718化學(xué)成份：

碳C：≤0.08

鉻Cr：17.0～21.0

鎳Ni：50~55

鈷Co：≤1.00

鉬Mo：≤2.8~3.30

鋁Al：0.20～0.8

鈦Ti：0.65～1.15

鐵Fe：余

鈮Nb：4.75～5.50

硼B(yǎng)：≤0.006

錳Mn：≤0.35

硅Si：≤0.35

硫S：≤0.015

銅Cu：≤0.30

磷P：≤0.015

鎂Mg：≤0.01

合金元素性能一覽表：

鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱(chēng)蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。 還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。

鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。

鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。

鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒力；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。

釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。在鐵基中加入以鈮為主的微合金元素組成的合金。鈮屬難熔金屬，熔點(diǎn)為2467℃，在1093～1427℃溫度范圍內(nèi)強(qiáng)度較高。同鎢合金和鉬合金相比，鈮合金塑性好，加工和焊接性能優(yōu)良，因而能制成薄板和外形復(fù)雜的零件，可用作航天和航空工業(yè)的熱防護(hù)和結(jié)構(gòu)材料。鈮合金的工業(yè)生產(chǎn)，首先將粉末制成合金坯條，然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)法或熔鑄法獲得錠坯或鑄件，但以熔鑄法用得最多，熔鑄法又以電子?xùn)|熔煉和電弧爐熔煉為主。鈮合金在低溫下（-196℃）仍有較好的塑性。同鉬和鎢相比，鈮的合金元素種類(lèi)多，加入量高。銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過(guò)0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無(wú)影響。

鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

冶煉方法：合金采用真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔、真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔加真空電弧重熔或真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔加電渣重熔冶煉工藝生產(chǎn)。

Haynes 718主要規(guī)格：冷扎薄板4mm-50mm,熱扎板4mm-14mm,熱扎棒15mm-100mm,煅棒100mm-350mm,熱拉棒8mm-45mm,帶0.8mm-10mm,管10mm-60mm。

Haynes 718物理性能：密度ρ=8.24g/cm3，熔化溫度范圍1260～1320℃，加工和熱處理：在機(jī)械加工領(lǐng)域?qū)匐y加工材料。  

預(yù)熱：工件在加熱之前和加熱過(guò)程中都應(yīng)進(jìn)行表面清理，保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有S、P、鉛或其他低熔點(diǎn)金屬，合金將變脆。雜質(zhì)來(lái)源于做標(biāo)記的油漆、粉筆、潤(rùn)滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。加熱的電爐應(yīng)要具有較準(zhǔn)的控溫能力，爐氣應(yīng)為中性或弱堿性，應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動(dòng)。

Haynes 718冷熱加工：合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時(shí)退火以保證得到很好的性能。熱加工時(shí)材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時(shí)的塑性，變形量達(dá)到20%時(shí)的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。  冷加工應(yīng)在固溶處理后進(jìn)行，加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過(guò)程中應(yīng)有中間退火過(guò)程。

冷熱處理：不同的固溶處理和時(shí)效處理工藝會(huì)得到不同的材料性能。由于γ"相的擴(kuò)散速率較低，所以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效處理能使合金獲得很好的機(jī)械性能。

冷打磨 ：工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細(xì)砂帶打磨，在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進(jìn)行鹽浴預(yù)處理。

Haynes 718機(jī)加工：機(jī)加工需在固溶處理后進(jìn)行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是，適合采用低表面切削速度。

Haynes 718焊接性能：沉淀硬化型的Haynes 718合金很適合于焊接，無(wú)焊后開(kāi)裂傾向。適焊性、易加工性、高強(qiáng)度是這種材料的幾大優(yōu)點(diǎn)。

Haynes 718適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前，材料表面要潔凈、無(wú)油污、無(wú)粉筆記號(hào)等，焊縫周?chē)?5mm范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。

Haynes 718應(yīng)用及特性：合金已用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等，制作石油化工中應(yīng)用的多種零件，可批量生產(chǎn)且使用性況良好。合金在真空自耗重熔時(shí)可采用氦氣冷卻工藝，可有效減輕鈮元素偏析，采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件，可降低成本和周期，采用超塑成形可擴(kuò)大生產(chǎn)范圍。