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沉淀硬化钢常用牌号:
17-4ph/0cr17ni4cu4nb/05cr17ni4cu4nb/aisi630,unss17400/sus630/x5crnicunb16-4/ph15-7mo/(unss15700、sus632)0cr15ni7mo2al/am-350(unss35000/sus633)0cr16ni4mo3n/17-7ph(sus631)07cr17ni7al/unss17700/aisi631/ph13-8mo/0cr13ni8mo2al(unss13800、xm13/04cr13ni8mo2al/15-5ph(unss15500、xm12)1.4545/xm-12/05cr15ni5cu4nb/0cr15ni5cu4nb/custom-455/00cr12ni8cu2tinb/am-355(634型)am350/0cr16ni4mo3n
沉淀硬化奥氏体耐热钢
沉淀硬化奥氏体耐热钢是在奥氏体基体上通过第二相沉淀强化的耐热钢,用于制造600~750℃的燃气轮机部件。沉淀硬化奥氏体耐热钢是在18/8和18/12铬-镍不锈钢的基础上发展起来的。为保证有足够的抗yang化性,铬含量均在12%以上,加入足够量的镍以稳定奥氏体组织。根据镍含量不同,有低镍、25%、35%、45%不同类型,第二相沉淀强化元素有钛、铝、铌、钒等,固溶强化元素有钨、钼等,还有硼、锆、铈、镁等微量元素强化晶界。根据强化相的类型,又可分为碳化物沉淀硬化奥氏体耐热钢和金属间化合物沉淀硬化耐热钢两大类。
沉淀硬化奥氏体钢的分类
碳化物沉淀硬化奥氏体耐热钢
以碳化物形成元素钒、铌和钼形成的mc和m23c6型碳化物作为强化相,使用温度650℃。为保证足够高的高温强度,必须有足够高的碳化物体积分数,故这类钢的碳含量应保持在0.4%左右。代表性的中国牌号为gh36,它是一种节镍型的fe-13cr-8ni-8mn钢,并含有强化元素钼、钒和铌。其中钼主要是起固溶强化作用,钼含量约为1.4%。钒和铌含量分别约为1.4%和0.4%,王要起沉淀强化作用。gh36钢中最主要的碳化物是vc,其中溶有部分铌和钼,随钢中钒含量增加,钢的高温强度增加,vc析出量最多时(670~750℃)与最大硬度相符,其颗粒从几个nm到20nm。第二种碳化物是m23c6,其成分为(cr,fe,v,mo)23c6复合碳化物,最高形成温度为900℃。钼的溶入促进了m23c6的强化效应。第三种碳化物为nbc溶有部分钒和钼,铌虽有固溶强化作用,但过量易生成一次粗大的nbc或nb(c,n)夹杂物,不利于钢的强化。vc和m23c6只有在相当高温度下才能溶解,所以固溶温度在1120~1140℃保温80min。时效处理采用二次时效热处理制度,即650~670℃时效14~16h后升温到770~800℃时效14~20h,然后空冷。此时钢中主要强化相为1%左右的弥散分布的vc和3%左右颗粒稍大的m23c6以及0.3%左右的难溶解的nbc或nb(c,n)。为限制nbc或nb(c,n)出现,应控制低的氮含量和n3gn的碳含量和不太高的氮含量,氮含量增加不仅使钢的强度低,而且持久塑性也显著下降。为改善钢的性能,加入少量铝(约0.3%)以固定氮,减少nb(c,n)夹杂物,可以更好发挥钒和铌的强化作用。同时加入微量镁(0.003%~0.005%)可强化晶界,提高钢的持久塑性。
此外,还有铁一铬一镍一钴基的碳化物沉淀硬化型耐热钢如美国的s-590(含有0.4%碳、21%铬、20%镍、20%钴、4%钨、4%钼、4%铌),其沉淀强化相为nbc。另一类型是借温加工来促进碳化物沉淀强化的中国耐热钢g18b(含有0.4%碳、13%铬、13%镍、10%钴、2.5%钨、2%钼、3%铌),其沉淀强化相亦为nbc。
金属间化合物沉淀硬化奥氏体耐热钢
以金属间化合物γ’-ni3(ti,a1)作为主要沉淀强化相,用于温度在650~750℃甚至更高的温度运转的燃气轮机部件。由于加入大量铁素体型强化元素如钨、钼、钛、铝和铌等,为保证基体奥氏体组织的稳定性,加入了大量的镍,其基体根据镍含量不同可分为fe-15cr-25ni、fe-15cr-35ni等,加入钛和铝主要是为形成γ’-ni3(ti,a1)金属间化合物,以便经过时效处理产生沉淀强化。图为cr15ni25钢加入钛和铝所形成的各种金属间化合物。其中能作为沉淀强化相的是溶有钛和铝的γ’-ni3(ti,a1)相,长时间后γ’-ni3(ti,a1)相会转变成η-ni3ti相而出现胞状沉淀组织,使沉淀强化效果消失。一般a1/ti小于1,铝有稳定γ’-ni3(ti,a1)的作用。过量的铝又会形成ni2a1ti和ni(a1,ti)相,易聚集长大,不能作为沉淀强化相。这类钢中γ’相的体积分数不超过20%,因而限制了进一步提高钢高温强度。进一步合金化还单独或同时加入钨和钼以固溶强化来提高其高温强度和使用温度。钨和钼除有形成laves相倾向外,还可能形成σ相和μ相,使钢失去组织稳定性,甚至造成脆化效应。通过调整成分或细化晶粒减轻σ相在晶界密集程度,是保证钢在高温长期使用安全的重要措施。钼能改善由钛引起的低塑性和缺口敏感性。钢中加入晶界强化元素硼、锆、铈、镁等,其中硼含量不宜过高,否则在晶界易形成硼化物低熔点共晶而产生热脆。这些微量元素可改善钢的持久塑性和强度,消除缺口敏感性。硅作为残留元素在钢中存在,当其含量在上限时易生成ni14ti9si6的g相,消耗主要强化元素钛及奥氏体形成元素镍,且g相性脆,要严格控制其生成。由于这类钢的组织稳定性较差,γ’-ni3(ti,a1)易生成η-ni3ti的不利转变和微量脆性相析出倾向,限制了钢在较高温度下的强化,只能在650~750℃的中温范围使用。
crl5ni25钢加入钛和铝形成的各种金属间化合物
常用牌号:+incoloy800,incoloy800h/ht,incoloy803,incoloy825,incoloy832,incoloy864,incoloy890,incoloy903,incoloy907,incoloy908,incoloy909,incoloy925,incoloy945-945x,incoloy956,incoloy a-286等因科镍合金网是一种铬铁镍基合金,具有优良的高温抗yang化性能,反复加热冷却也不脆化,可以通过热处理强化高温度好,可用制作高温下使用的工作原件。 以镍为基加入其他元素组成的合金。1905年前后制出的含铜约30%的蒙乃尔(monel)合金,是较早的科镍合金。镍具有良好的力学、物理和化学性能,添加适宜的元素可提高它的抗yang化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。科镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中,科镍合金都有广泛用途。
双相不锈钢(duplexstainlesssteel,简称dss),指铁素体与奥氏体各约占50%,一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。在含c较低的情况下,cr含量在18%~28%,ni含量在3%~10%。有些钢还含有mo、cu、nb、ti、n等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
材料介绍
性能特点
由于两相组织的特点,通过正确控制化学成分和热处理工艺,使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点,它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起,正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速,80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢类。双相不锈钢有以下性能特点:
(1)含钼双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。一般18-8型奥氏体不锈钢在60°c以上中性氯化物溶液中容易发生应力腐蚀断裂,在微量氯化物及硫化氢工业介质中用这类不锈钢制造的热交换器、蒸发器等设备都存在着产生应力腐蚀断裂的倾向,而双相不锈钢却有良好的抵抗能力。
(2)含钼双相不锈钢有良好的耐孔蚀性能。在具有相同的孔蚀抗力当量值(pre=cr%+3.3mo%+16n%)时,双相不锈钢与奥氏体不锈钢的临界孔蚀电位相仿。双相不锈钢与奥氏体不锈钢耐孔蚀性能与aisi316l相当。含25%cr的,尤其是含氮的高铬双相不锈钢的耐孔蚀和缝隙腐蚀性能超过了aisi316l。
(3)具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下,适用于制作泵、阀等动力设备。
(4)综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度,屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的2倍。固溶态的延伸率达到25%,韧性值ak(v型槽口)在100j以上。
(5)可焊性良好,热裂倾向小,一般焊前不需预热,焊后不需热处理,可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。
(6)含低铬(18%cr)的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽,抗力小,可不经过锻造,直接轧制开坯生产钢板。含高铬(25%cr)的双相不锈钢热加工比奥氏体不锈钢略显困难,可以生产板、管和丝等产品。
(7)冷加工时比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大,在管、板承受变形初期,需施加较大应力才能变形。
(8)与奥氏体不锈钢相比,导热系数大,线膨胀系数小,适合用作设备的衬里和生产复合板。也适合制作热交换器的管芯,换热效率比奥氏体不锈钢高。
(9)仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向,不宜用在高于300°c的工作条件。双相不锈钢中含铬量愈低,σ等脆性相的危害性也愈小。
用途
用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等耐海水耐高温浓硝酸等热交换器和冷淋器及器件。
哈氏合金板适用于各种含有氧化和还原性介质的化学工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子腐蚀,钨元素进一步提高了耐蚀性。同时c-276哈氏合金管是仅有的几种耐潮湿lv气、次氯酸盐及二氧化氯溶液腐蚀的材料之一,对高浓度的氯化盐溶液如氯化铁和氯化铜有显著的耐蚀性。
应用领域、热交换器、波纹管补偿器、化工设备、烟气脱硫脱硝、造纸工业、航天应用、酸性环境。
特性
①在氧化和还原两氛围状态中,对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性能。
②有出色的耐点蚀、缝隙腐蚀和应力开裂腐蚀性能。
哈氏合金如hastelloyc276、hastelloyb-2等以及monel400、纯镍、inconel600、ns337等耐蚀合金;
材料执行astm标准,权威第三方:国家钢铁材料测试中心提供成分与性能检测报告。