高溫(wen)合金是指以(yi)(yi)鐵、鎳、鈷為基,能(neng)(neng)在600℃以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)高溫(wen)下(xia)抗(kang)氧(yang)化(hua)、耐腐蝕,并能(neng)(neng)在一定(ding)應力作(zuo)用(yong)下(xia)長期工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)一類金屬材料,具有優(you)異的(de)(de)(de)高溫(wen)強(qiang)度(du),良(liang)好的(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)化(hua)和抗(kang)熱腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng),良(liang)好的(de)(de)(de)疲勞性(xing)(xing)能(neng)(neng)、斷裂韌性(xing)(xing)等(deng)綜合性(xing)(xing)能(neng)(neng),又(you)被(bei)稱為“超合金,”主要應用(yong)于航(hang)空(kong)、航(hang)天、艦船、車輛、工(gong)(gong)業燃機和能(neng)(neng)源領域(yu)。
(0Cr15Ni70Ti3AINb) Inconel X-750合(he)金系一(yi)種耐腐蝕,抗氧化和高溫(wen)、高強度的(de)(de)(de)沉(chen)淀硬化型熱(re)強鎳基(ji)合金。此合金通常用于深冷至650℃之(zhi)間。根據此合金的(de)(de)(de)高強度和在高溫(wen)水(shui)中的(de)(de)(de)耐蝕性以及其輻照穩(wen)定性等特(te)點,國內外(wai)的(de)(de)(de)輕(qing)水(shui)(壓水(shui)、沸水(shui))核反(fan)應堆(dui)核電廠均選用此鋼(gang)制作堆(dui)內的(de)(de)(de)一(yi)些(xie)構(gou)件。
一、化學成分(fen)和組織特點
0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的化(hua)學(xue)成分見下表
0Cr15Ni70Ti3AINb合(he)金(jin)(jin)在(zai)固溶態為純奧氏體組織,但經不同溫度(du)時(shi)效后(hou)會有(you)γ',Ni3(Al/Ti)金(jin)(jin)屬間相和M23C6碳化物等(deng)析出。
二、耐腐蝕性能
0Cr15Ni70Ti3AINb 可用于(yu)核(he)反應堆(dui)中(zhong)的(de)一(yi)些高強度構(gou)件(jian)。因(yin)此(ci),對(dui)此(ci)合金在(zai)核(he)反應堆(dui)條件(jian)下的(de)耐蝕性(xing)進行了比(bi)較多的(de)研究和試驗。
在壓水(shui)和沸水(shui)動力堆一回路水(shui)介(jie)質(zhi)中,0Cr15Ni70Ti3AlNb合(he)金(jin)(jin)的耐全面腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)與(yu)18-8 Cr-Ni不銹(xiu)鋼和0Cr15Ni75Fe合(he)金(jin)(jin)相近,腐(fu)(fu)蝕速率(lv)一般在≤10mg/(d㎡·月)。在其他介(jie)質(zhi)中,此合(he)金(jin)(jin)的耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)也與(yu)0Cr15Ni75Fe合(he)金(jin)(jin)相似。
20世紀(ji)80年(nian)代初,由于輕水動(dong)力(li)堆用0Cr15Ni70Ti3A1Nb合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)部件(jian)(jian)也出(chu)現了晶間型(xing)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂,進而(er)引起了人們對此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)的(de)(de)重(zhong)視并進行了大量(liang)的(de)(de)研究。研究結果表明,0Cr15Ni70Ti3AINb的(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感(gan)性與(yu)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)熱處(chu)理工藝、試(shi)驗條件(jian)(jian)等密(mi)切相(xiang)關。圖3-3-47和表3-3-26的(de)(de)結果指出(chu),0Cr15Ni70Ti3AINb合(he)金(jin)(jin)(jin)經不同熱處(chu)理后,M23C6型(xing)碳化物(wu)沿晶界析出(chu)是否與(yu)基體(ti)共格對合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)耐應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)有重(zhong)大影響。
三、力學性能
0Cr15Ni70Ti3AlNb合金可生產的(de)品種很(hen)多(duo),由于熱處理制度的(de)不(bu)同(tong),其力學(xue)性(xing)能(neng)也有(you)所不(bu)同(tong)。本節主要介紹輕水(shui)反應(ying)堆在≤350℃以下(xia)所用的(de)0Cr15Ni70Ti3AlNb棒材和(he)鍛件(jian)的(de)性(xing)能(neng)。
在不(bu)大于593℃以下使(shi)用的0Cr15Ni70Ti3AlNb棒材(cai)和鍛件的力學性能(neng)見表3-3-27、表3-3-28和圖(tu)3-3-48~圖(tu)3-3-51。
四(si)、冷、熱加工性能
0Cr15Ni70Ti3AINb 合金適(shi)宜(yi)的熱(re)變形(xing)(xing)溫度為(wei)950~1205℃.大變形(xing)(xing)量(liang)必(bi)須在1040℃以上進行(xing)。為(wei)滿足(zu)技術條件的要求(qiu),在低于1090℃以下(xia)時的變形(xing)(xing)量(liang)應達(da)到(dao)約(yue)20%。
0Cr15Ni70Ti3A1Nb合金的冷(leng)加工(gong)性良(liang)好。由于它(ta)比較容易加工(gong)硬化(見圖3-3-52),與18-8型Cr-Ni不(bu)銹鋼相似,所以必(bi)須及(ji)時固溶(rong)處理以防(fang)止(zhi)冷(leng)加工(gong)開裂。
五、熱處理工藝
根據用途和對性能的(de)不同(tong)要求,此合金(jin)的(de)熱(re)處(chu)理(li)工(gong)藝也有所(suo)不同(tong)。對于工(gong)作溫度在600℃以(yi)上長(chang)期使用的(de)設備(bei)、部(bu)件,一般是經1150℃固(gu)溶(rong),再(zai)經845℃穩定化(hua),最后再(zai)進行705℃的(de)時效(xiao)處(chu)理(li)。而(er)對在60℃以(yi)下(xia)工(gong)作的(de)設備(bei)和部(bu)件,則可在冷、熱(re)加工(gong)或在固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)后直接(jie)進行時效(xiao)處(chu)理(li)。
六(liu)、焊接性能
對0Cr15Ni70Ti3AINb合金(jin),建(jian)議采用鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)、電子(zi)(zi)束焊(han)(han)、等(deng)離(li)子(zi)(zi)焊(han)(han)等(deng)焊(han)(han)接方法進(jin)行(xing)焊(han)(han)接。采用鎢(wu)極(ji)氬(ya)弧焊(han)(han)時可使用Inconel 69填絲。焊(han)(han)接板(ban)材的力(li)學性能見圖3-3-53。
七、物理性能
0Cr15Ni70Ti3AlNb合金的物(wu)理性能見下(xia)表(biao)
八、應(ying)用
由(you)于(yu)0Cr15Ni70Ti3A1Nb具有良好的(de)力(li)學性(xing)能(neng)(neng),耐腐蝕性(xing)能(neng)(neng)和(he)抗氧化性(xing)能(neng)(neng),因此(ci),在輕水(壓(ya)(ya)水、沸水)核(he)反應堆中(zhong)主要用做(zuo)壓(ya)(ya)力(li)殼密封環(鍛(duan)件)、螺栓、彈簧、定位銷等(deng)部件。我國(guo)的(de)小型(xing)和(he)大型(xing)壓(ya)(ya)水動力(li)堆也均采用此(ci)合金(jin)制造這些構件。
此(ci)合金作為(wei)熱強合金廣泛用于火箭(jian)發動機(ji)(ji)構(gou)件(jian);燃(ran)氣輪(lun)機(ji)(ji)的轉(zhuan)子葉輪(lun)、葉片和螺栓等緊(jin)固件(jian);還可用于從0℃以下到650℃工作的彈簧等部(bu)件(jian)。