GH605鈷基變形高溫合金
材料牌號(hào)：GH605（GH5605）
相近牌號(hào)：L605/HS25/WF-11/AIS1670
美國牌號(hào)：UNSR30605
法國牌號(hào)：KC20WN
一、GH605概述
GH605是以20Cr和15W固溶強(qiáng)化的鈷基高溫合金，在815℃以下具有中等的持久和蠕變強(qiáng)度，在1090℃以下具有優(yōu)良的抗氧化性能，同時(shí)具有滿意的成形、焊接等工藝性能。適用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和導(dǎo)向葉片等要求中等強(qiáng)度和優(yōu)良的高溫抗氧化性能的熱端高溫零部件。也可在航天發(fā)動(dòng)機(jī)和航天飛機(jī)上使用?？缮a(chǎn)供應(yīng)各種變形產(chǎn)品，如薄板、中板、帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。
1.1 GH605材料牌號(hào) GH605。
1.2 GH605相近牌號(hào) L605,HS25,WF-11,AlS1670,UNSR30605(美國)、KC20WN(法國)。
1.3 GH605材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 GH605化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1%
|
C |
Cr |
Ni |
W |
Co |
Mn |
Fe |
Si |
P |
S |
|
不大于 |
|||||||||
|
0.05～0.15 |
19.0～21.0 |
9.0～11.0 |
14.0～16.0 |
余 |
1.0～2.0 |
3.0 |
0.40 |
0.040 |
0.030 |
1.5 GH605熱處理制度 板材、帶材：1175～1230℃,快速冷卻；環(huán)形件：1175～1230℃，保溫不少于15min,水冷或快速空冷；棒材（機(jī)加工用）：1175～1230℃,快速冷卻。
1.6 GH605品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)δ≤14mm的熱軋中板、δ≤4mm的冷軋板材、δ0.05～0.80mm的冷軋帶材、δ0.20～0.80mm的冷硬帶材、d0.2～10.0mm的焊絲、d≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環(huán)形件。中板和薄板經(jīng)固溶、堿酸洗、切邊后供應(yīng)；帶材經(jīng)固溶、堿酸洗、切邊后成卷供應(yīng)；冷硬帶材經(jīng)固溶、冷軋、退火、拋光和切邊后供應(yīng)；焊絲以硬態(tài)、半硬態(tài)、固溶加酸洗、光亮固溶處理狀態(tài)成盤交貨，也可以直條交貨；環(huán)形件經(jīng)固溶處理粗加工或除氧化皮后供應(yīng)；機(jī)加工用棒材經(jīng)退火后酸洗或磨光后供應(yīng)，熱加工用棒材可經(jīng)退火并磨光后交貨。
1.7 GH605熔煉與鑄造工藝 合金采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐熔煉后再經(jīng)電渣重熔，或采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔。
1.8 GH605應(yīng)用概況與特殊要求 主要在引進(jìn)機(jī)種上使用，用于制造導(dǎo)向葉片、渦輪外環(huán)、外壁、渦流器、封嚴(yán)片等高溫零部件。該合金對(duì)硅含量很敏感，硅可促使合金在760～925℃之間暴露時(shí)形成Co2W型L相，從而使合金的室溫塑性下降，因此合金中的硅含量應(yīng)控制小于0.4%。
二、GH605物理及化學(xué)性能
2.1 GH605熱性能
2.1.1 GH605熔化溫度范圍 1330～1410℃。
2.1.2 GH605熱導(dǎo)率 見圖2-1。
2.1.3 GH605比熱容 合金于20～100℃時(shí)的比熱容c=377J/(kg·℃)。
2.1.4 GH605線膨脹系數(shù) 見表2-1。
表2-1
|
θ/℃ |
20～200 |
20～400 |
20～500 |
20～600 |
20～700 |
20～800 |
20～900 |
20～1000 |
20～1100 |
|
α/10-6℃-1 |
12.9 |
13.8 |
14.2 |
14.6 |
15.1 |
15.7 |
16.3 |
17.0 |
17.8 |
2.2 GH605密度 ρ=9.13g/cm3。
2.3 GH605電性能
2.3.1 GH605不同溫度的電阻率見表2-2。
2.3.2 GH605冷加工量為25%的合金在低溫下的電阻率見圖2-2。
2.4 GH605磁性能 合金無磁性。
表2-2
|
θ/℃ |
25 |
400 |
800 |
1000 |
|
ρ/(10-6Ω·m) |
2.30 |
2.62 |
2.87 |
2.91 |
2.5 GH605化學(xué)性能
2.5.1 GH605抗氧化性能
2.5.1.1 GH605合金適合在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪的環(huán)境中工作，在間斷式條件下工作時(shí)抗氧化和碳化的溫度為870℃，在空氣條件下連續(xù)工作時(shí)可耐1090℃的高溫。合金也可在海洋氣氛中工作。
2.5.1.2 GH605在760～1200℃的靜止空氣中作抗氧化試驗(yàn)時(shí)的氧化增重見圖2-3。
2.5.1.3 GH605在靜止空氣中作抗氧化試驗(yàn)時(shí)的氧化深度見表2-3。
表2-3
|
氧化條件 |
氧化深度/(mm/單邊) |
||||
|
θ/℃ |
t/h① |
氧化皮 |
沿晶氧化 |
合金貧化層 |
總深度② |
|
850 |
500 |
0.005 |
0.008 |
0.008 |
0.013 |
|
1000 |
500 |
0.025 |
0.025 |
0.056 |
0.081 |
|
1150 |
500 |
0.041 |
0.038 |
0.076 |
0.117 |
① 500h,3000h用的試樣為直徑6.35～12.7mm的圓試樣，其余試樣為厚1.5～2.0mm的試片。
② 總深度為氧化皮加上沿晶氧化或合金貧化層深度中的較大者。
③ 括號(hào)中為剝落的氧化皮深度。
2.5.1.4 GH605由d12.7mm的棒材加工的楔形試樣，在爐中1090℃的靜止空氣中加熱3min，在空氣中冷卻不少于3min。循環(huán)試驗(yàn)總共為2000周（在高溫下時(shí)間為100h）；另一組試樣在旋轉(zhuǎn)式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，在溫度為1090℃的0.3馬赫數(shù)的燃燒產(chǎn)物中保持3min，然后以0.7馬赫數(shù)的冷空氣吹3min，試驗(yàn)后試樣的重量變化見圖2-4。
2.5.1.5 GH605GH605、GH5188和GH3536三種合金的楔形試樣，在爐中的高溫靜止空氣中在溫度下試驗(yàn)1h后，在空氣中冷卻不小于40min，總的循環(huán)次數(shù)為100周；另一組試樣在旋轉(zhuǎn)式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min，在溫度下于0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中保持1h，然后以0.7馬赫的冷空氣吹3min，交替試驗(yàn)100周后試樣的重量損失見圖2-5。
2.5.1.6 GH605退火的板材在燃?xì)馑俣葹?1～85m/s、空氣：燃料=45:1～55:1的燃燒試驗(yàn)裝置中，試樣在試驗(yàn)時(shí)以30r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并每隔30min在加熱至試驗(yàn)溫度后，用冷空氣吹冷至260℃以下，如此在870～1040℃分別循環(huán)試驗(yàn)100h后的動(dòng)態(tài)氧化試驗(yàn)結(jié)果見圖2-6。
2.5.1.7 GH605固溶處理的δ0.25～0.51mm板材在壓力為1103Pa的空氣中于980℃靜態(tài)長期暴露后的氧化特征見圖2-7。
2.5.2 GH605耐腐蝕性能
2.5.2.1 GH605GH605合金在含1%硫的柴油和含5-6海鹽的空氣中于870～1040℃下在燃燒裝置上作動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果見圖2-8。GH605、GH3536等5種合金板材，在燃?xì)馑俣葹?m/s，燃燒空氣種含5-6或5-5海鹽，N0.2號(hào)燃油中含0.3%～0.45%硫，空氣-油的比例為30:1，試驗(yàn)中試樣旋轉(zhuǎn)，并每隔1h試樣從900℃用冷空氣吹冷至260℃以下，如此在燃燒裝置上循環(huán)試驗(yàn)200h后的動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見圖2-9。
三、GH605力學(xué)性能
GH605技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
表3-1
|
卓伊實(shí)業(yè)可供品種 |
室溫拉伸性能 |
硬度HV |
815℃持久性能 |
晶粒度/級(jí) |
其他性能 |
||||
|
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/MPa |
σ/MPa |
t/h |
δ5/% |
||||
|
中板、薄板、帶材 |
≥890 |
370～550 |
≥35 |
≤290 |
165 |
≥24 |
≥10 |
≥2.5(1) |
彎曲 |
|
冷硬帶材A級(jí) |
≥1500 |
≥1300 |
≥5 |
410～480 |
- |
- |
- |
≥9 |
彎曲 |
|
棒材 |
≥860 |
≥340 |
≥35 |
HB≤282 |
165 |
≥23 |
≥10 |
≥2(0) |
- |
|
環(huán)形件 |
≥860 |
≥310 |
≥30 |
HB≤248 |
165 |
≥24 |
≥10 |
≥2(0) |
- |
四、GH605組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH605相變溫度
4.2 GH605時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 見圖4-1（合金經(jīng)1225℃，30min，水冷處理）。
4.3 GH605合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)時(shí)效后可析出一些碳化物和金屬間化合物，包括M7C3、M23C6、M6C、α-Co3W、β-Co3W、L-Co2W和μ-Co7W6。合金在800℃時(shí)效時(shí)析出順序?yàn)?M7C3)、M23C6、M6C、L-Co2W和μ-Co7W6。700℃時(shí)效時(shí)析出順序?yàn)?M7C3)、M23C6、M6C、(α-Co3W)、β-Co3W和L-Co2W。在800℃和更高溫度時(shí)效時(shí)，時(shí)效硬化主要是由于析出M23C6、M6C和L-Co2W相。在700℃或更低溫度時(shí)效，主要析出碳化物和β-Co3W。α-Co3W為有序面心立方體結(jié)構(gòu)，與基體共格，在長期時(shí)效后轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蛎芘帕降?beta;-Co3W，使合金強(qiáng)化。
五、GH605工藝性能與要求
5.1 GH605成形性能 合金具有滿意的冷熱成形性能。熱加工溫度范圍為1200～980℃，鍛造溫度應(yīng)足夠高以減少晶界碳化物，也應(yīng)足夠低以控制晶粒度，適宜的鍛造溫度約為1170℃。鍛造時(shí)應(yīng)注意防止角裂。加熱爐氣氛應(yīng)為中性或弱氧化性。加熱保溫時(shí)間約每25mm厚度1h，鍛造后可以任意速度冷卻。合金固溶狀態(tài)了進(jìn)行各種冷成形工序，但要求采用功率較大的成形設(shè)備。由于合金冷作硬化速度較大，冷成形時(shí)需要進(jìn)行多次中間退火，在板材和其他產(chǎn)品成形時(shí)，在230℃進(jìn)行加熱時(shí)有益的。
5.2 GH605焊接性能 合金可用熔焊、電阻焊惡化釬焊等方法進(jìn)行連接。熔焊時(shí)可采用手工或自動(dòng)的惰性氣體保護(hù)電話很難，采用較小的能量輸入，以鎢極或HGH605焊絲作電極。不推薦采用埋弧焊，以免引起大晶粒和脆化。應(yīng)在固溶狀態(tài)而不在冷加工狀態(tài)進(jìn)行熔焊。焊后需進(jìn)行快速冷卻，進(jìn)行焊后退火，以消除在760～980℃可能產(chǎn)生的任何脆化。
5.3 GH605零件熱處理工藝 推薦下列固溶處理工藝。
鍛棒和鍛件：1230℃，水冷；
中板：1200℃，水冷；
薄板和帶材：1175～1200℃，水冷或快速空冷。
保溫時(shí)間約為每25mm后1h，但至少15mm。
鉚釘應(yīng)在1160～1190℃固溶處理10～20min，隨后水冷或快速冷卻。
固溶處理的材料冷加工后可在480～650℃時(shí)效4～16h（在600℃時(shí)效4h），可提高980℃以下的持久蠕變強(qiáng)度。適宜的冷加工量為15%～45%。
5.4 GH605表面處理工藝 固溶處理時(shí)生成的表面氧化皮可用吹砂或堿酸洗方法消除。堿酸洗工藝如下：
①浸入370℃的氫氧化物溶液中15min；
②浸入60～70℃的8%～12%的硫酸中10～15min；
③浸入溫度為50～70℃的12%～15%的硝酸＋1%～3%的混合溶液中15min。每次工序后應(yīng)在水中沖洗干凈。
5.5 GH605切削加工與磨削性能 合金可滿意地進(jìn)行切削和磨削加工。
類別
變形高溫合金
變形高溫合金是指可以進(jìn)行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學(xué)性能和綜合的強(qiáng)、韌性指標(biāo)，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強(qiáng)化型合金和時(shí)效強(qiáng)化型合金。
固溶強(qiáng)化型合金
使用溫度范圍為900～1300℃，抗氧化溫度達(dá)1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強(qiáng)度為850MPa、屈服強(qiáng)度為350MPa；1000℃拉伸強(qiáng)度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應(yīng)力的持久壽命為200小時(shí)、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、機(jī)匣等部件。
時(shí)效強(qiáng)化型合金
使用溫度為-253～950℃，一般用于制作航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的渦與葉片等結(jié)構(gòu)件。制作渦的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強(qiáng)度和抗疲勞性能。例如：GH4169合金，在650℃的屈服強(qiáng)度達(dá)1000MPa；制作葉片的合金溫度可達(dá)950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強(qiáng)度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大于40小時(shí)。
變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業(yè)提供結(jié)構(gòu)鍛件、餅材、環(huán)件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。
鑄造高溫合金
鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。
主要特點(diǎn)
1.具有更寬的成分范圍由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設(shè)計(jì)可以集慮優(yōu)化其使用性能。如對(duì)于鎳基高溫合金，可通過調(diào)整成分使γ’含量達(dá)60%或更高，從而在高達(dá)合金熔點(diǎn)85%的溫度下，合金仍能保持優(yōu)良性能。
2.具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域由于鑄造方法具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)零件的使用需要，設(shè)計(jì)、制造出近終形或無余量的具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和形狀的高溫合金鑄件。
根據(jù)鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：
第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在很大的范圍溫度內(nèi)具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強(qiáng)度和塑性均不下降。如在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強(qiáng)度為1000MPa、屈服強(qiáng)度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應(yīng)力下的持久壽命為200小時(shí)。已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的擴(kuò)壓器機(jī)匣及航天發(fā)動(dòng)機(jī)中各種泵用復(fù)雜結(jié)構(gòu)件等。
第二類：在650～950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金這類合金在高溫下有較高的力學(xué)性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時(shí)的持久強(qiáng)度極限大于230MPa。這類合金適于用做航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片及整鑄渦輪。
第三類：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金這類合金在此溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應(yīng)力下持久壽命大于100小時(shí)。這是國內(nèi)使用溫度的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的一級(jí)渦輪葉片。
隨著精密鑄造工藝技術(shù)的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現(xiàn)。細(xì)晶鑄造技術(shù)、定向凝固技術(shù)、復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件的CA技術(shù)等都使鑄造高溫合金水平大大提高，應(yīng)用范圍不斷提高。
粉末冶金高溫合金
采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型的生產(chǎn)工藝制造出高溫合金粉末的產(chǎn)品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細(xì)小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細(xì)小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強(qiáng)度和疲勞性能有較大的提高。
FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強(qiáng)度1500MPa；1034MPa應(yīng)力下持久壽命大于50小時(shí)，是當(dāng)前在650℃工作條件下強(qiáng)度水平的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求,是高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦、壓氣機(jī)盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。
氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)合金
是采用獨(dú)特的機(jī)械合金化(MA)工藝，超細(xì)的(小于50nm)在高溫下具有超穩(wěn)定的氧化物彌散強(qiáng)化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持，具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。
目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種ODS合金：
MA956合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯。
MA754合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕?，F(xiàn)已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。
MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa；1100℃，1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。
金屬間化合物高溫材料
金屬間化合物高溫材料是近期研究開發(fā)的一類有重要應(yīng)用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對(duì)金屬間化合物的基礎(chǔ)性研究、合金設(shè)計(jì)、工藝流程的開發(fā)以及應(yīng)用研究已經(jīng)成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術(shù)、韌化和強(qiáng)化、力學(xué)性能以及應(yīng)用研究方面取得了令人矚目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1)，TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8～5.8g/cm3)、高溫高強(qiáng)度、高鋼度以及優(yōu)異的抗氧化、抗蠕變等優(yōu)點(diǎn)，可以使結(jié)構(gòu)件減重35～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應(yīng)用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫(小于600℃)有較高強(qiáng)度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。
環(huán)境高溫合金
在民用工業(yè)的很多領(lǐng)域，服役的構(gòu)件材料都處于高溫的腐蝕環(huán)境中。為滿足市場需要，根據(jù)材料的使用環(huán)境，歸類出系列高溫合金。
1.高溫合金母合金系列
2.抗腐蝕高溫合金板、棒、絲、帶、管及鍛件
3.高強(qiáng)度、耐腐蝕高溫合金棒材、彈簧絲、焊絲、板、帶材、鍛件
4.耐玻璃腐蝕系列產(chǎn)品
5.環(huán)境耐蝕、硬表面耐磨高溫合金系列
6.特種精密鑄造零件(葉片、增壓渦輪、渦輪轉(zhuǎn)子、導(dǎo)向器、儀表接頭)
7.玻棉生產(chǎn)用離心器、高溫軸及輔件8、鋼坯加熱爐用鈷基合金耐熱墊塊和滑軌
8.閥門座圈
9.鑄造“U”形電阻帶
10.離心鑄管系列
11.納米材料系列產(chǎn)品
12.輕比重高溫結(jié)構(gòu)材料
13.功能材料(膨脹合金、高溫高彈性合金、恒彈性合金系列)
14.生物醫(yī)學(xué)材料系列產(chǎn)品
15.電子工程用靶材系列產(chǎn)品
16.動(dòng)力裝置噴嘴系列產(chǎn)品
17.司太立合金耐磨片
18.超高溫抗氧化腐蝕爐輥、輻射管。
成分和性能
鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強(qiáng)度的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。
鎳基高溫合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。
固溶強(qiáng)化型合金
具有一定的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化，抗熱腐蝕，抗冷、熱疲勞性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作溫度較高、承受應(yīng)力不大(每平方毫米幾公斤力)的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室。
沉淀強(qiáng)化型合金
通常綜合采用固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化三種強(qiáng)化方式，因而具有良好的高溫蠕變強(qiáng)度、抗疲勞性能、抗氧化和抗熱腐蝕性能，可用于制作高溫下承受應(yīng)力較高(每平方毫米十幾公斤力以上) 的部件，如燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、等。
組織
鎳基合金的顯微組織特點(diǎn)及其發(fā)展情況，合金中除奧氏體基體外，還有在基體中弭散分布的γ'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固時(shí)析出的一次碳化物和硼化物等。隨著合金化程度的提高，其顯微組織的變化有如下趨勢：γ'相數(shù)量逐漸增多，尺寸逐漸增大，并由球狀變成立方體，同一合金中出現(xiàn)尺寸和形態(tài)不相同的γ'相。在鑄造合金中還出現(xiàn)在凝固過程中形成的γ+γ'共晶，晶界析出不連續(xù)的顆粒狀碳化物并被γ'相薄膜所包圍，組織的這些變化改善了合金的性能。
現(xiàn)代鎳基合金的化學(xué)成分十分復(fù)雜，合金的飽和度很高，因此要求對(duì)每個(gè)合金元素(尤其是主要強(qiáng)化元素)的含量嚴(yán)加控制，否則會(huì)在使用過程中容易析出有害相，如σ、μ相，損害合金的強(qiáng)度和韌性。在鎳基鑄造高溫合金中發(fā)展出了定向結(jié)晶渦輪葉片和單晶渦輪葉片。
定向結(jié)晶葉片消除了對(duì)空洞和裂紋敏感的橫向晶界，使全部晶界平行于應(yīng)力軸方向，從而改善了合金的使用性能。單晶葉片消除了全部晶界，不必加入晶界強(qiáng)化元素，使合金的初熔溫度相對(duì)升高，從而提高了合金的高溫強(qiáng)度，并進(jìn)一步改善了合金的綜合性能。
生產(chǎn)工藝
鎳基合金，特別是沉淀強(qiáng)化型合金含有較高的鋁、鈦等合金元素。通常采用真空感應(yīng)爐熔煉，并經(jīng)真空自耗爐或電渣爐重熔。熱加工采用鍛造、軋制工藝，對(duì)于高合金化合金，由于熱塑性差，則采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝。鑄造合金通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金，并用真空重熔-精密鑄造法制成零件。
變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理，包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理，以Udmet 500合金為例，它的熱處理制度分為四段：固溶處理，1175℃，2小時(shí)，空冷；中間處理，1080℃，4小時(shí)，空冷；一次時(shí)效處理，843℃，24小時(shí)，空冷；二次時(shí)效處理，760℃，16小時(shí)，空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。
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