GH2984(GH984)沉淀硬化變形高溫合金
GH2984是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化變形高溫合金,工作溫度700℃~750℃.合金以鉻、鉬和鈮等元素進行固溶強化,以少量鋁,鈦形成沉淀強化相,該合金具有良好的長期持久強度、抗yang化和耐腐蝕能力,良好的冷熱加工性能,較好的組織穩定性和可焊性。主要產品有棒材、管材、板材、帶材和環形件。
合金已用于制作艦用及超臨界鍋爐用,工作在700℃~75℃的過熱器管材,在艦用鍋爐經十年使用考核,效果良好,已投入批量使用。
該合金與同類用途的鎳基合金比較,可以節約ω(Ni)32%~34%,并且不含鈷,因而成本低廉。合金經長期時效后,析出少量顆粒狀σ狀,對性能沒有影響,合金在各種不同熱處理狀態以及焊接時均沒有出現晶間腐蝕現象。
元素 C Cr Ni Mo Al Ti Fe Nb Mn Si S p
小量 18.0 40.0 2.0 0.20 0.90 0.90
大量 0.08 20.0 45.0 2.4 0.50 1.30 余 1.30 0.50 0.50 0.01 0.01
熱處理制度
制度A:1100℃±10℃保溫1小時,空冷。
制度B::1100℃±10℃保溫1小時,空冷+750℃±10℃保溫8小時,空冷。
制度c:1100℃±10℃保溫1小時,空冷+750℃±10℃保溫8小時以每小時50℃降溫至650℃±10℃保溫16小時,空冷
高溫合金強度提供的幾種途徑與方法:固溶強化加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變,加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素(如鈷)和加入能減緩基體元素擴散速率的元素(鎢、鉬等),以強化基體。沉淀強化通過時效處理,從過飽和固溶體中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以強化合金。γ‘相與基體相同,均為面心立方結構,點陣常數與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯運動,而產生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應可通過以下途徑得到加強:增加γ‘相的數量;使γ’相與基體有適宜的錯配度,以獲得共格畸變的強化效應;加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯切割的能力;加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結構,其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃,強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相,而用碳化物強化。晶界強化在高溫下,合金的晶界是薄弱環節,加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界,硼、鋯原子能填充晶界空位,降低蠕變過程中晶界擴散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外,鑄造合金中加適量的鉿,也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界,提高塑性和強度。氧化物彌散強化通過粉末冶金方法,在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物,呈彌散分布狀態,從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。
熱處理名詞解釋:①退火:實質是將高速鋼從奧氏體向珠光體轉化。作用是降低高速鋼表面硬度,提高塑性,以利于切削等冷變形加工;使鋼的成分均勻,改善性能,為進一步熱處理做準備;消除應力,以防止變形或開裂。②正火:通過消除網狀碳化物來改善鋼的切削性能;通過細化晶粒來消除內應力;某些特定情況下,如C<0.4%的中低碳鋼可代替退火或進行不太重要的加工。③淬火:實質是將過冷的奧氏體向馬氏體或者珠光體轉變。需配合不同的回火,達到所需的力學性能。④回火:配合淬火調整力學性能;保證工件的尺寸與形狀不變;消除內應力,防止開裂和變形。⑤調質:實質是淬火與高溫回火的組合,作為綜合力學性能的熱處理;也是軟氮化的預熱處理。⑥滲碳:強化表面,提高鋼的表面硬度和耐磨性。⑦氮化:適用于有腐蝕要求和更高的耐磨要求的模具,較優的高速鋼表面硬度和耐磨性。