高(gao)溫(wen)合(he)金是指以鐵(tie)、鎳、鈷(gu)為(wei)基(ji),能(neng)在600℃以上(shang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)下抗氧化、耐(nai)腐蝕,并能(neng)在一定應力作(zuo)(zuo)用下長期工作(zuo)(zuo)的(de)(de)一類金屬材料(liao),具有(you)優異的(de)(de)高(gao)溫(wen)強度,良(liang)好的(de)(de)抗氧化和(he)抗熱腐蝕性能(neng),良(liang)好的(de)(de)疲勞性能(neng)、斷裂韌(ren)性等綜(zong)合(he)性能(neng),又(you)被稱為(wei)“超合(he)金,”主要應用于航(hang)空、航(hang)天、艦船、車(che)輛、工業燃(ran)機和(he)能(neng)源領域。
(0Cr15Ni70Ti3AINb) Inconel X-750合金系一(yi)種耐腐蝕(shi),抗氧化(hua)和高溫、高強(qiang)度(du)的沉(chen)淀硬化(hua)型熱(re)強(qiang)鎳(nie)基合金。此(ci)合金通常用于深冷至650℃之間(jian)。根據此(ci)合金的高強(qiang)度(du)和在高溫水(shui)中的耐蝕(shi)性以及其輻照穩定性等(deng)特點(dian),國內(nei)外的輕水(shui)(壓水(shui)、沸水(shui))核(he)反(fan)應(ying)堆(dui)核(he)電廠均選(xuan)用此(ci)鋼制作堆(dui)內(nei)的一(yi)些構件。
一(yi)、化學成分和(he)組(zu)織特點(dian)
0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的化(hua)學成分見下表(biao)
0Cr15Ni70Ti3AINb合金(jin)在固溶態為(wei)純奧氏體組織,但經不同溫(wen)度時效后會(hui)有(you)γ',Ni3(Al/Ti)金(jin)屬間相和M23C6碳化(hua)物等析出(chu)。
二、耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)
0Cr15Ni70Ti3AINb 可用于核反應堆中的一些高強度構(gou)件(jian)。因(yin)此(ci),對此(ci)合金在核反應堆條件(jian)下的耐(nai)蝕性進行了比較多的研(yan)究(jiu)和試驗。
在(zai)(zai)壓水和(he)沸水動(dong)力堆一(yi)回(hui)路水介質中,0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的耐全(quan)面腐(fu)蝕性(xing)能與18-8 Cr-Ni不銹鋼和(he)0Cr15Ni75Fe合金相(xiang)近,腐(fu)蝕速(su)率一(yi)般(ban)在(zai)(zai)≤10mg/(d㎡·月)。在(zai)(zai)其他(ta)介質中,此合金的耐腐(fu)蝕性(xing)也與0Cr15Ni75Fe合金相(xiang)似(si)。
20世紀(ji)80年代初,由(you)于(yu)輕水動力(li)堆用(yong)0Cr15Ni70Ti3A1Nb合(he)金(jin)(jin)的(de)部(bu)件也出(chu)現了(le)晶間型應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷裂,進而(er)引起了(le)人們(men)對此合(he)金(jin)(jin)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)的(de)重視并進行了(le)大量的(de)研究。研究結果(guo)表(biao)明(ming),0Cr15Ni70Ti3AINb的(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感性與合(he)金(jin)(jin)的(de)熱(re)處理工(gong)藝、試驗條件等密切相關。圖(tu)3-3-47和表(biao)3-3-26的(de)結果(guo)指出(chu),0Cr15Ni70Ti3AINb合(he)金(jin)(jin)經不同熱(re)處理后,M23C6型碳(tan)化物沿晶界析出(chu)是否與基體共格對合(he)金(jin)(jin)的(de)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)有重大影響。
三、力學性能
0Cr15Ni70Ti3AlNb合(he)金可生產的(de)(de)(de)品種很多(duo),由于熱(re)處理制度的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同,其力學性能(neng)(neng)也有所(suo)不(bu)(bu)同。本節主(zhu)要介紹(shao)輕(qing)水反應(ying)堆在≤350℃以下所(suo)用的(de)(de)(de)0Cr15Ni70Ti3AlNb棒(bang)材和(he)鍛(duan)件的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)。
在不(bu)大于(yu)593℃以下使用的(de)0Cr15Ni70Ti3AlNb棒材(cai)和(he)鍛件的(de)力(li)學性能見表(biao)3-3-27、表(biao)3-3-28和(he)圖3-3-48~圖3-3-51。
四(si)、冷、熱加(jia)工性能(neng)
0Cr15Ni70Ti3AINb 合金適宜的熱變形(xing)(xing)溫度為950~1205℃.大變形(xing)(xing)量(liang)必須(xu)在1040℃以(yi)上(shang)進行。為滿足(zu)技術條件的要求,在低(di)于1090℃以(yi)下時的變形(xing)(xing)量(liang)應達到約20%。
0Cr15Ni70Ti3A1Nb合金(jin)的冷加(jia)工(gong)性良好。由于它(ta)比較容易加(jia)工(gong)硬(ying)化(見圖3-3-52),與18-8型(xing)Cr-Ni不(bu)銹鋼相似(si),所以必須及時固溶處理(li)以防(fang)止冷加(jia)工(gong)開裂。
五、熱處理(li)工藝
根據用途和(he)對性能的(de)不同要求,此(ci)合(he)金(jin)的(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝也有所不同。對于工(gong)作溫(wen)度在(zai)600℃以上長(chang)期使用的(de)設備(bei)、部件(jian),一(yi)般是經(jing)1150℃固溶,再(zai)經(jing)845℃穩定化(hua),最后(hou)再(zai)進行705℃的(de)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。而對在(zai)60℃以下工(gong)作的(de)設備(bei)和(he)部件(jian),則可在(zai)冷、熱(re)(re)加(jia)工(gong)或(huo)在(zai)固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)直接進行時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。
六、焊接性能
對0Cr15Ni70Ti3AINb合金,建議采用(yong)鎢極(ji)氬弧焊(han)、電子(zi)束(shu)焊(han)、等(deng)離子(zi)焊(han)等(deng)焊(han)接方法進行焊(han)接。采用(yong)鎢極(ji)氬弧焊(han)時可使用(yong)Inconel 69填絲。焊(han)接板材的(de)力學性能見(jian)圖3-3-53。
七、物理性能
0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的物理(li)性(xing)能(neng)見(jian)下表
八、應用
由于0Cr15Ni70Ti3A1Nb具(ju)有良好的(de)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng),耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)抗(kang)氧化性(xing)(xing)能(neng)(neng),因此,在輕水(shui)(shui)(壓水(shui)(shui)、沸水(shui)(shui))核(he)反(fan)應堆中主要用做壓力(li)殼密封環(鍛件(jian))、螺栓(shuan)、彈簧、定位銷等部件(jian)。我國的(de)小型和(he)大型壓水(shui)(shui)動力(li)堆也均(jun)采用此合金制造這些構件(jian)。
此(ci)合金(jin)作為(wei)熱強合金(jin)廣泛用于火箭發動機構(gou)件;燃氣(qi)輪(lun)機的轉子(zi)葉(xie)(xie)輪(lun)、葉(xie)(xie)片和(he)螺栓(shuan)等緊固件;還可用于從0℃以下到650℃工作的彈簧等部件。