Högtemperaturlegeringar-nickelbaserade legeringar
Högtemperaturlegeringar avser en typ av metallmaterial baserat på järn, nickel och kobolt som kan arbeta vid höga temperaturer över 600 grader och under viss påfrestning under lång tid, och som har hög hållfasthet vid hög temperatur, bra oxidationsbeständighet och varmkorrosionsbeständighet. , bra utmattningsprestanda och brottseghet och andra omfattande egenskaper kallas det superlegering i Europa och USA. Det används vanligtvis för komponenter som arbetar under hög temperatur (600 ~ 1200 grader) och komplexa stressförhållanden under lång tid.
Nickelbaserad legering är för närvarande den mest använda högtemperaturlegeringen och används främst i arbetsmiljöer som hög temperatur, stark syra eller alkali och stark oxidation. Dess utveckling och användning började i slutet av 1930-talet mot bakgrund av att framväxten av jetflygplan ställde högre krav på prestanda hos högtemperaturlegeringar. Denna artikel kommer att introducera nickelbaserade legeringar från följande aspekter.
typ
Uppdelat efter prestanda:
Nickelbaserad korrosionsbeständig legering: De viktigaste legeringselementen är koppar, krom och molybden. Den har bra omfattande prestanda och kan motstå olika syrakorrosion och spänningskorrosion. Inkluderar huvudsakligen nickel-koppar (Ni-Cu) legering (Monel legering), nickel-krom (Ni-Cr) legering (nickelbaserad värmebeständig legering, Incoloy, Inconel serien), nickel-molybden (Ni-Mo) legering ( Hastelloy B-serien), nickel-krom-molybden (Ni-Cr-Mo) legering (främst Hastelloy C-serien), etc. Samtidigt är rent nickel också en typisk representant för nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar.
Nickelbaserad slitstark legering: De viktigaste legeringselementen är krom, molybden och volfram, och innehåller även små mängder niob, tantal och indium. Förutom sin slitstyrka har den även goda antioxidations-, korrosions- och svetsegenskaper.
Nickelbaserade precisionslegeringar: inklusive nickelbaserade mjuka magnetiska legeringar, nickelbaserade precisionsmotståndslegeringar och nickelbaserade elektrotermiska legeringar etc. Den vanligaste mjuka magnetiska legeringen är Permalloy, som innehåller cirka 80 % nickel. Den har hög maximal magnetisk permeabilitet och initial magnetisk permeabilitet och låg koercitivkraft. Det är ett viktigt järnkärnmaterial inom elektronikindustrin. De viktigaste legeringselementen i nickelbaserad precisionsmotståndslegering är krom, aluminium och koppar. Denna legering har hög resistivitet, låg temperaturresistivitetskoefficient och god korrosionsbeständighet och används för att tillverka motstånd. Nickelbaserad elvärmelegering är en nickellegering som innehåller 20 % krom. Den har goda antioxidations- och anti-korrosionsegenskaper och kan användas under lång tid vid temperaturer på 1000 till 1100 grader.
Nickelbaserad minneslegering: en nickellegering som innehåller 50 (at) % titan. Dess återhämtningstemperatur är 70 grader och dess formminneseffekt är bra. En liten förändring i andelen nickel-titankomponenter kan ändra återvinningstemperaturen inom intervallet 30 till 100 grader.
Vanliga egenskaper hos nickelbaserade legeringar
Inconel 600: Den har god korrosionsbeständighet och oxidationsbeständighet vid hög temperatur, utmärkta varm- och kallbearbetnings- och svetsegenskaper, och har tillfredsställande termisk styrka och hög plasticitet under 700 grader;
Inconel 625: Utmärkt motståndskraft mot gropfrätning, spaltkorrosion, intergranulär korrosion och erosion i kloridmedia; syrabeständig och god svetsbarhet; lågcykelutmattningsversioner av Inconel 625 är vanligt förekommande bälgar.
Inconel 690: Kobolthalten är låg, lämplig för kärnenergirelaterade tillämpningar, och resistiviteten är låg. Till exempel är värmeöverföringsrören i ånggeneratorer i tryckvattenreaktorer kärnkraftverk alla gjorda av 690 material.
Inconel 713C: Nederbördshärdad nickel-krombaserad gjutlegering.
Inconel 718: Med "fasförstärkningsfas, bra svetsprestanda.
Inconel 751: Att lägga till mer aluminiuminnehåll ger den bättre brotthållfasthet i det höga temperaturområdet nära 870 grader.
Inconel 792: Att lägga till mer aluminiuminnehåll gör den mer korrosionsbeständig vid höga temperaturer, vilket gör den lämplig för tillverkning av gasturbiner.
Inconel 939: ' fasförstärkning för att öka svetsprestanda.
Incoloy 020: Uppvisar utmärkt korrosionsbeständighet i kemiska miljöer som innehåller svavelsyra, klorid, fosforsyra och salpetersyra.
Incoloy 028: Beständig mot både syror och salter, kopparhalten gör den resistent mot svavelsyra.
Incoloy 330: Uppvisar god hållfasthet vid höga temperaturer och god beständighet mot oxiderande och reducerande miljöer.
Incoloy 800: Den har utmärkt motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor i klorid, lågkoncentrerade NaOH-vattenlösningar och högtemperatur- och högtrycksvatten. Den kan förbli stabil och behålla sin austenitiska struktur även efter långvarig exponering för höga temperaturer.
Incoloy 803: Designad för användning i svavelrika miljöer.
Incoloy 825: Den har god korrosionsbeständighet i reducerande och oxiderande syror, motståndskraft mot spänningskorrosionssprickor, gropkorrosion och spaltkorrosion, utmärkt korrosionsbeständighet mot svavelsyra och fosforsyra och goda varm- och kallbearbetningsegenskaper. , lätt att kallforma och svetsa.
Incoloy 908: har hög draghållfasthet, motståndskraft mot tillväxt av utmattningssprickor, god svetsbarhet, metallurgisk stabilitet och duktilitet, hög brott- och slagseghet, låg värmeutvidgningskoefficient, motståndskraft mot syreförsprödning och ingen sprickbildning under varmbearbetning.
Incoloy 907: Hög hållfasthet och låg termisk expansionskoefficient vid höga temperaturer.
Incoloy 945X: Molybden är designad för klorrika miljöer och ökar dess motståndskraft mot spaltkorrosion och gropkorrosion.
Incoloy MA956: Tillverkad genom mekanisk legering snarare än en integrerad smältprocess, den är svår att svetsa och måste värmas upp till 200C för att bildas.
Monel 400: Den har hög hållfasthet och utmärkt korrosionsbeständighet i sura och alkaliska miljöer, speciellt lämplig för att reducera förhållanden. Den har också god duktilitet och värmeledningsförmåga. Används vanligtvis inom marinteknik, kemisk och kolvätebearbetning, värmeväxlare, ventiler och pumpar.
Monel 401: Den har egenskaperna för enkel volfram inert gas skärmad svetsning, motståndssvetsning och lödning. För specialiserade elektriska och elektroniska tillämpningar.
Monel 404: Kan användas för svetsning och smide med vanliga svetstekniker, men kan inte varmbearbetas. Den har låg temperatur, låg permeabilitet och goda hårdlödningsegenskaper. Används vanligtvis för transistorer och metalltätningar.
Monel 405: lätt att skära, används främst som råmaterial för automatiska skruvmaskiner, och rekommenderas i allmänhet inte för andra applikationer.
Monel 450: Har god utmattningshållfasthet och hög värmeledningsförmåga. Används generellt i kondensorer, destillerare, förångare och värmeväxlarrör samt köldbärarrör.
Monel K-500: Den har i princip samma prestanda som Monel 400 och används ofta i pumpaxlar, pumphjul, skrapor, borrkragar för oljekällor, instrument och elektroniska komponenter.
Monel 502: har bra krypmotstånd och oxidationsbeständighet, och kan även bearbetas som austenitiskt rostfritt stål.
Hastelloy B-2: Utmärkt korrosionsbeständighet i reducerande miljöer.
Hastelloy B-3: en uppgraderad version av B2, har utmärkt korrosionsbeständighet mot saltsyra vid alla temperaturer och koncentrationer;
Hastelloy C-4: Bra termisk stabilitet, bra seghet och korrosionsbeständighet vid 650~1040 grader;
Hastelloy C-22: Dess motståndskraft mot likformig korrosion i oxiderande media är bättre än C-4 och C-276, och dess motståndskraft mot lokal korrosion är utmärkt;
Hastelloy C-276: har god beständighet mot oxidativ och måttlig reduktionskorrosion, och utmärkt beständighet mot spänningskorrosion;
Hastelloy C-2000: Den mest omfattande korrosionsbeständiga legeringen med utmärkt jämn korrosionsbeständighet i både oxiderande och reducerande miljöer;
Hastelloy G-30: Nickelbaserad legering med högt krominnehåll, utmärkt prestanda i fosforsyra och andra starkt oxiderande blandade sura medier;
Hastelloy X: Kombinerad höghållfasthet, antioxidant och enkel bearbetning.
Jämförelse av egenskaper hos vanliga märken
Den kemiska sammansättningen av N5 liknar den för N02201, och den kemiska sammansättningen av N6 och N7 liknar den för N02200. Eftersom N02200 har en kolhalt på mindre än eller lika med 0,15%, gör grafitisering vid 315 grader materialet sprött, så den maximala temperaturen som används är 315 grader.
8{{10}}0, 800H och 800HT har samma kemiska elementsammansättning i ASME-standarden. 800 har den lägsta kolhalten, glödgningstemperaturen är 982-1038 grader och användningstemperaturen är under 600 grader; 800H har ett begränsat innehåll av Al+Ti, och efter speciell behandling av fast lösning (1121-1177 grad ), är kristallkornen grova och kornen är ASTM- 5.0, krypbrottsmotståndet över 600 grader är avsevärt förbättrad; 800HT ökar Al+Ti-halten. Efter speciell behandling av fast lösning (1121-1177 grad) är kristallkornen grova och kornen är ASTM-5.0, som har den högsta krypbrottsmotståndet över 700 grader och har en signifikant förbättring. Om värmebehandlingstemperaturen är för hög kommer materialkornen att expandera, ha högre krypgräns och varaktig hållfasthetsgräns och minska segheten. Högre värmebehandlingstemperaturer resulterar i snabbare kärnbildning och ett ökat antal kristaller. Vid denna tidpunkt är kornen relativt fina. När hålltiden förlängs kommer kornen att växa. När kylningshastigheten är långsam blir kornen också större. Generellt sett gäller att ju högre temperatur (mindre gradient), desto större kornstorlek. Ju mindre korn, desto högre hållfasthet och hårdhet, och desto bättre plasticitet och seghet. Men i en arbetsmiljö med hög temperatur blir kornen grövre och den totala längden på korngränserna minskar. Deformationen eller skadan som orsakas av glidning längs korngränserna eller krypprestanda förbättras.
Den huvudsakliga kemiska sammansättningen av N06600: 72Ni-15Cr-8Fe, den huvudsakliga kemiska sammansättningen av N08800: 33Ni-42Fe-21Cr, vilket motsvarar att dividera 72Ni-innehållet i N06600 till 33Ni+45Fe, och minska kostnaderna genom att ersätta en del av nickelet.
Den huvudsakliga kemiska sammansättningen av N10675 är 65Ni-29.5Mo-2Fe-2Cr, och den kemiska sammansättningen av N10276 är 54Ni-16Mo-15Cr. Det kan ungefär betraktas som att dela 29,5Mo i N10675 i 16Mo+15Cr. På grund av ökningen av Cr-halten är materialet resistent mot korrosion av oxiderande medier. Förmåga.
