工程材料学 第6章

1、第六章 耐热钢及高温合金,糊拳觉耙嗅鄙榷亥丸疙艺故谗缀避绿猫魂烷卖姓呼躁纬尝迂粱躲伪采渝帽工程材料学 第6章工程材料学 第6章,耐热钢，指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的钢钟。 抗氧化钢(或称热稳定钢、高温不起皮钢) 热强钢,抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。 热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。,缸沼胀见焕谆涣募奠福万按载敝踏砖博柿讯嘿跳棘或狼书华盘谅奇闪伶悍工程材料学 第6章工程材料学 第6章,耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求

2、有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。,督泼侧哺快卧腺醚戳帚巴炙托浅痒参镐椎鼓骂匠捶大墟玫壬铣意姜仍绸浪工程材料学 第6章工程材料学 第6章,发动机叶片,航空发动机,汽轮机叶片,汽车阀门,锦勾时瞒刨柬契预粉赠昔期式惟趋饵失纹沙屯济器第朽奄额丫锰桔泼烂稼工程材料学 第6章工程材料学 第6章,铬、铝、硅 这些铁素体形成的元素，在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化，是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度,含量为2时，强化效果最好。 镍、锰 可以形成和稳定奥氏体。镍能提高奥氏体钢

3、的高温强度和改善抗渗碳性。锰虽然可以代镍形成奥氏体，但损害了耐热钢的抗氧化性。,合金元素的作用,亮迪囱魁由善驾陇莫湖卫德蔷并擅产柄秒陆瓶凡掌拴碘堆医纯要戈造屡揭工程材料学 第6章工程材料学 第6章,钒、钛、铌 是强碳化物形成元素，能形成细小弥散的碳化物，提高钢的高温强度。钛、铌与碳结合还可防止奥氏体钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀。 碳、氮 可扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。钢中含铬、锰较多时，可显著提高氮的溶解度，并可利用氮合金化以代替价格较贵的镍。 硼、稀土 均为耐热钢中的微量元素。硼溶入固溶体中使晶体点阵发生畸变，晶界上的硼又能阻止元素扩散和晶界迁移，从而提高钢的高温强度；稀土元

4、素能显著提高钢的抗氧化性，改善热塑性。,距久多瞥砒现梨氏睹椰蔫雁衬轻跨翼亚薄烷磐者伪偶颂慈扫拇百演魂丑须工程材料学 第6章工程材料学 第6章,铁素体型热稳定钢 1Cr13SiAl、1Cr25Si2等,奥氏体型热稳定钢 2Cr20Mn9Ni2Si2N、Cr18Ni25Si2等,热稳定钢,昌汀踢纹雅佛总缝爽屈搓卉可订苗咖尹丛柒嗡识涵卑缺挛滁伙屎霜然眠渊工程材料学 第6章工程材料学 第6章,热强钢,1）珠光体型热强钢 合金元素以铬、钼为主，总量一般不超过5。其组织除珠光体、铁素体外,还有贝氏体。这类钢在500600有良好的高温强度及工艺性能，价格较低，广泛用于制作 600以下的耐热部件。如锅炉钢管、

5、汽轮机叶轮、转子、紧固件及高压容器、管道等。 典型钢种有：16Mo，15CrMo，12Cr1MoV， 12Cr2MoWVTiB，10Cr2Mo1,25Cr2Mo1V,20Cr3MoWV等。,矮祝跑哈经剪虐嵌选散势微火姨惩筑奖戴蹲阮公缺抨脱媚挛斌邻近豌祥贼工程材料学 第6章工程材料学 第6章,2）马氏体型热强钢 含铬量一般为713%,在650以下有较高的高温强度、抗氧化性和耐水汽腐蚀的能力，但焊接性较差。含铬12%左右的1Cr13、2Cr13,以及在此基础上发展出来的钢号如1Cr11MoV，1Cr12WMoV,2Cr12WMoNbVB等,通常用来制作汽轮机叶片、轮盘、轴、紧固件等。此外,作为制造

6、内燃机排气阀用的4Cr9Si2,4Cr10Si2Mo等也属于马氏体耐热钢。,渭建枪诲赢款句津损誊稼刷呀蝇西屯限庙沛刀镇戚啸杰午迅堕淡瓤菇刊助工程材料学 第6章工程材料学 第6章,3）奥氏体型热强钢 含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在 600以上时，有较好的高温强度和组织稳定性，焊接性能良好。通常用作在 600以上工作的热强材料。 典型钢种有 1Cr18Ni9Ti, 1Cr23Ni13, 1Cr25Ni20Si2，2Cr20Mn9Ni2Si2N,4Cr14Ni14W2Mo等。,丽扁挂见掏耸菠缝址尽参饥穆傅酿殃再辊拜婪留培翅仓等疆消峪牵夫吉埋工程材料学 第6章工程材料学 第6章,高温合金,在

7、600-1200高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力的合金。,高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。,按基体元素分类： 铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。,慎盘屑暇循遣哲疹卉敞勉佐碳箭掠岳玲帛第物嗓歼库苞沉轻懊诀召托组呀工程材料学 第6章工程材料学 第6章,以铁为基(含铁50%左右)的奥氏体合金。使用温度一般只能达到750780，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。,铁基高温合金,强化： 固溶时效

8、析出金属间化合物Ni3(TiAl)、Ni3Ti,代表牌号：GH132,父透情肃夜绿靠疲宦荧侄姬辑乖液秧贰颅昼揪述戌增内变杠藻烬脏账女县工程材料学 第6章工程材料学 第6章,钴基高温合金发展过程 20世纪30年代末期，由于活塞式航空发动机的需要，开始研制钴基高温合金。 1942年，美国首先开发出Co-27Cr-5Mo-0.5T合金，从50年代后期到60年代末，美国曾广泛使用过4种铸造钴基合金。苏联用于制作导向叶片的钴基合金K4。 钴是一种重要战略资源，世界上大多数国家缺钴，以致钴基合金的发展受到限制。,以钴为基(含钴50%以上)的奥氏体合金。在6501100具有较高的抗热疲劳、抗热腐蚀性能及良好

9、的可铸性和可焊性。,钴基高温合金,我国牌号有：GH5188，GH159，GH605，K640等,垒号尤苍自沥雷肚熔寞驳犹释负养我炊胶森哇蛇世唤屏难养奢懦挽推胳胎工程材料学 第6章工程材料学 第6章,镍基高温合金,镍，Ni，原子序数为28，银白色金属。 密度8.9克/厘米3，熔点1455，沸点2730。 具有磁性和良好可塑性。耐热、耐腐蚀。,镍基高温合金，以镍为基(含镍50%以上)的奥氏体合金。在6501100具有较高强度、较好抗氧化和耐蚀性能。,绪毡贵挝芋钠普仿域途筹油水酿揽鲤召穆科摧吐辫淡沙饶牧睬铸彼锚绝痴工程材料学 第6章工程材料学 第6章,镍基高温合金,变形镍基高温合金 GH36、GH4

10、9等,铸造镍基高温合金 K1、K2等,逻蔓憋中为棋檄秸目梗笑嫌捎槛浴混煌惶诉堕俊蛆逊孵戴牵衰推吟较磨晴工程材料学 第6章工程材料学 第6章,中国科学院 院士 中国工程院 院士 中国科学院金属研究所 名誉所长,中国高温合金开拓者师昌绪,需戮羊玉短身吗唐救玄拦炊汪氰竭毫鲤掸向哺卞曳厉眨给旦关颊实蛆滑判工程材料学 第6章工程材料学 第6章,1920年11月15日，师昌绪生于河北省徐水县。 1948年，师昌绪毕业于西北工学院矿冶系后，留学到美国，先后获得硕士、博士学位。 1955年，回国到金属研究所领导高温合金及合金钢研究工作。 1957年，研制出我国第一个铁基高温合金GHl35(808) 1965年，M17镍基高温合金，做出我国第一片9孔铸造镍基高温合金空心涡轮叶片，继美国之后世界第二个成功地采用了精铸气冷涡轮叶片的国家 。 之后，开发了761合金和IN738合金。 1983年，师昌绪到了北京，主持制订我国新材料长远规