高溫合金具有優(yōu)良的熱強性、熱穩(wěn)定性及抗熱疲勞性能。高溫合金的種類很多,一般是以鐵、鎳、鈷為基,添加多重合金元素得到不同用途的高溫合金。常用的添加元素有鈷、鉻、鎢、鉬、鈮、鉭、鈦、鋁、釩、鉿、硼或鋯等。 高溫合金按基體元素、強化方法和生產工藝的不同而分成不同類型的高溫合金。 1)按基體元素分類 按基體元素的不同,高溫合金可分為以下幾種。
(1)鐵基高溫合金(又稱耐熱鋼)。 它以鐵為主要成分(>10%),多數(shù)以Fe-Ni-Cr故容易為基體,通過添加其他合金元素而形成。鐵基高溫合金含有大量的鐵以穩(wěn)定奧氏體基體。一般把含鎳25%~60%及寒鐵15%~60%的高溫合金成為鐵鎳基高溫合金,如GH1140,GH2132,GH2135,GH761,GH901,K214等(GH及K字后的第一個 ** 數(shù)字為分類號,1表示固溶強化鐵基合金;2表示沉淀(時效)強化鐵基合金;3表示固溶強化鎳基合金;4表示沉淀強化鎳基合金;5表示固溶強化鈷基合金;6表示沉淀強化鈷基合金;7表示固溶強化鉻基合金;8表示沉淀強化鉻基合金;其后的二位或三位數(shù)字為合金的編號)。 (2)鎳基高溫合金。 它以鎳為主要成分,含鎳量大于45%,一般以Ni-Cr固溶體為基體,通過添加合金元素而形成。鎳基高溫合金有形變鎳基高溫合金及鑄造鎳基高溫合金之分。屬于這類的合金很多,如GH4033,GH4133,GH4037,GH4049,GH4169,GH220,GH738,K403,K405,K417,K417G,K419等。 (3)鈷基高溫合金。 鈷基高溫合金可在700~1050℃高溫下使用。它以鈷為主要成分,其典型代表是K610,含鈷量大于58%。由于鈷的價格昂貴、資源短缺,所以國內外軍很少使用,已有的牌號有K ** 0、K ** 4、GH188等。 另外,還有鉬基高溫合金、鈮基高溫合金、鈦基高溫合金等,但均未得到廣泛應用。 2)按強化方法分類 高溫合金按強化方法的不同可分為以下幾種。 (1)固溶強化高溫合金。 固溶強化是高溫合金的基本強化手段。這種合金采用的主要合金元素為Co、Cr、Mo、W、Nb、Ta等。我國研制成功了一系列用W、Mo、Nb等元素強化的鎳基和鐵基高溫合金,如GH1016,GH3039,GH1140,GH3044等。 (2)沉淀強化(時效硬化)高溫合金。 這種合金采用的主要合金元素為Al、Ti、Ta、Hf(γ′、γ″)、C、Cr、W、Mo、V、Nb、Ta、Hf(碳化物)等。大多數(shù)合金以Ni3Al型γ′相為主要強化相,也有以Ni3Nb型γ″相為強化相的(如GH4169高溫合金)。在鈷基和少數(shù)鐵基高溫合金中(如GH2036),也有碳化物作為強化相的。第二相強化在高溫合金中起著非常重要的作用,如GH2302,GH4049,K214,K401等。 (3)彌散強化高溫合金。 他們一般都以Y2O3、ThO2、HfO2及ZrO2等氧化物作為第二相彌散指點并高度分散在合金計提中,以達到強化的目的,如MGH754、MA6000E等。 3)按生產工藝分類 高溫合金按生產方法的不同分為以下幾種。 (1)變形高溫合金。 這類高溫合金包括馬氏體時效合金,固溶強化奧氏體合金及沉淀硬化奧氏體合金等。它們是通過固溶強化、沉淀硬化及強化晶界等方法獲得高溫性能的,常見的變形高溫合金有GH1015、GH2036、GH3128、GH4133等。 (2)鑄造高溫合金。 當合金成分和組織復雜、塑性不高,不能經受變形時,可采用精密的鑄造方法使其成型。該類合金有鐵、鎳、鈷基合金,如K211、K417、K ** 0等。 (3)定向凝固高溫和。 在真空感應爐中熔煉合金,在定向凝固爐中重熔,澆筑成定向凝固鑄件,如DZ3、DZ22、DZ4、DZ38G、DZ202等。 (4)單晶高溫合金。 該類合金是在真空熔煉爐中熔煉母合金,在真空感應爐中重熔,采用熔模精密鑄造法和定向凝固引晶法制造而成,如DD3、DD8。 (5)粉末高溫合金, 高溫合金是將合金制成粉末,經熱等靜壓成形,再經鍛造而成的,如FG02-01(FGH95)。這種高溫合金是γ′相沉淀強化鎳基高溫合金,γ′相含量約為50%(體積),組織均勻,晶粒細小,屈服強度高,抗疲勞性能好。