Question

高温合金是什么材料

Answer 1

一、概述

NS112是一种与Incoloy 800同系列的全奥氏体低碳的镍-铁-铬合金，该合金中的钴含量可以严格控制在0.01%以下。NS112能耐很多腐蚀介质腐蚀。其较高的镍含量使其在水性腐蚀条件具有很好的抗应力腐蚀开裂性能。高铬含量使之具有更好的耐点腐蚀和缝隙腐蚀开裂性能。该合金具有很好的耐硝酸、有机酸腐蚀性，但是在硫酸和盐酸中的耐腐蚀性有限。除了在卤化物有可能发生点腐蚀外，在氧化性和非氧化性盐中有很好的耐腐蚀性。在水、蒸气以及蒸汽、空气、二氧化碳的混合物中也具有很好的耐腐蚀性。应用于硝酸冷凝器——耐硝酸腐蚀、蒸汽加热管——很好的机械性能、加热元件管——很好的机械性能等。对于应用于高达500℃的环境，合金供货态为退火态。 

NS112物理性能：

密度：ρ=8.0g/cm3

熔化温度范围：1350～1400℃

NS112机械性能：(在20℃检测机械性能的最小值)

下表中所列性质适用于NS112合金的指定规格产品软化退火（稳定化退火）后的情况。非标准尺寸材料的特殊性能可以根据特定应用场合的要求提供。

室温机械性能（最小值）

NS112具有以下特性：

●在高达500℃的极高温的水性介质中具有出色的抗腐蚀性

●很好的抗应力腐蚀的性能

●很好的加工性

NS112牌号和标准：

NS112ISO V型缺口冲击试验：

室温平均值：轴向>=150J/cm2

径向>=100J/cm2

时间-温度-敏化曲线

NS112条件应力值：

达到90%屈服强度的高条件应力值可应用于允许略大一点变形量的应用场合。这些应力引起的永久应力会导致尺寸的变化，因此不推荐用于法兰和密封垫圈连接件。

NS112金相结构：

NS112合金具有稳定的面心立方结构。化学成分和恰当的热处理保证了耐腐蚀性不受敏化性的削弱。

NS112耐腐蚀性：

NS112是一种通用的工程合金，在氧化和还原环境下都具有抗酸和碱金属腐蚀性能。

高镍成份使合金具有有效的抗应力腐蚀开裂性。

在各种介质中的耐腐蚀性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有机酸，碱金属如氢氧化钠、氢氧化钾和盐酸溶液。

NS112较高的综合性能表现在腐蚀介质多样的核燃烧溶解器中，如硫酸、硝酸和氢氧化钠都在同一个设备中处理。

NS112应用范围：

NS112广泛应用于各种使用温度不超过550℃的工业领域。

典型应用为：

● 硫酸酸洗工厂用的加热管、容器、筐及链等。

● 海水冷却热交换器、海洋产品管道系统、酸性气体环境管道。

● 磷酸生产中的热交换器、蒸发器、洗涤、浸渍管等。

● 石油精炼中的空气热交换器

● 食品工程

● 化工流程

● 高压氧气应用的阻燃合金。    

NS112加工和热处理

NS112适合于热加工和冷加工，但由于具有高强度，需要大功率的加工设备。

NS112都适合于用各种方便的焊接方法焊接。

NS112加热：

1.在热处理之前及热处理过程中应始终保持工件清洁。

2.在热处理过程中不能接触硫、磷、铅及其它低熔点金属，否则会损害材料的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。

3.燃料中的含硫量越低越好，天然气中的硫含量应少于0.1%，重油中硫含量应少于0.5%。  

4.考虑到温度控制和保持清洁的需要，最好在真空炉或气体保护炉中进行热处理。

5.也可以在箱式炉或燃气炉中加热，但炉气必须洁净并以中性至微氧化性为宜，应避免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接烧向工件。

NS112热加工：

1. NS112的热加工温度范围1200℃～900℃，冷却方式为水淬或在760℃～540℃之间尽量快速冷却。热弯曲应在1150℃-1000℃之间进行。

2.为得到最佳抗腐蚀性能和抗蠕变性，热加工后要进行退火处理。

3.材料可以直接送入已升温至1200℃的炉中，材料的保温时间为每100mm 厚度保温60 分钟。保温足够的时间后迅速出炉，在规定的温度范围进行热加工。当材料温度降到低于热加工温度时，需重新加热。

NS112冷加工：

1.NS112 的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑选。冷加工材料应为退火热处理态，并且在冷加工时应进行中间退火。

2.若冷加工量大于10%，则在使用前需要对工件进行软化退火处理。

NS112热处理：

1.NS112的软化退火处理温度范围都是920℃～980℃，最佳处理温度是950℃。

2.为得到最佳的抗腐蚀性，冷却方式采用水淬，厚度小于1.5mm 的材料也可采用快速空冷。  

3.在热处理过程中，都要按照前述的加热过程中必须保持清洁的事项操作。

NS112去氧化皮及酸洗：

1.NS112 的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢更强，机械方法和化学方法都可以使用，选择机械方法时要避免会产生金属污染或产生表面变形的方法。

2.在用HNO3/HF 混合酸进行酸洗前必须小心打磨或盐浴预处理将氧化膜打碎。

NS112机加工：

NS112须在退火热处理之后进行机加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

NS112焊接：

NS112适合采用任何传统焊接工艺焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、保护气体电弧焊等。

NS112的焊接必须在退火态进行，并清理干净污渍、粉尘和各种记号。

采用低热量输入，层间温度不超过150℃。

无需焊前或焊后热处理。

NS112清理：

去除氧化皮、油污和各种标记印痕，并用丙酮对焊接区域的基体金属和填充合金（如焊条）进行清洁，注意不能使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。

NS112边缘准备：

最好采用机加工，如车、铣、刨，也可以进行等离子切割，若采用后者，切割边缘（焊接面）一定要研磨干净平整，允许不过热的精磨。焊缝两边的母材约25mm 宽度的区域要打磨至露出光亮金属。

NS112坡口角度：

与碳钢相比，镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨胀系数，这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑，包括加宽底部间隙（1～3mm），同时由于熔融金属的粘滞性，在对接焊时应采用更大的坡口角度（60～70°）以抵消材料的收缩。

NS112起弧：

不能在工件表面起弧，应在焊接面起弧，以防起弧点导致腐蚀。

NS112焊接工艺：

NS112适合采用任何传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊，其中脉冲电弧焊是首选方案。在采用手工电弧焊时，推荐使用(Ar+He+H2+CO2)多种成份混合的保护气体。

NS112的焊接必须在退火态进行，并使用不锈钢丝刷清理干净污渍、粉尘和各种记号。在焊缝根部焊接时，为得到最佳的根部焊缝质量，操作必须非常小心(氩气99.99)，这样在根部焊接完后焊缝就不产生氧化物。焊接热影响区产生的颜色要在焊缝区域未冷却时用不锈钢刷刷去。

NS112推荐使用的焊接材料：

GTAW/GMAW Nicrofer S 7020

W.-Nr.2.4806

SG-NiCr20Nb

AWS A 5.14 ER NiCr-3

BS 2901-NA 35

SMAW

W.-Nr.2.4648

EL-NiCr19Nb

AWS A 5.11 EniCrFe-3

NS112焊接参数及影响（热输入量）：

焊接操作应在热量输入表规定的低热量输入下进行，采用叠珠焊缝技术，层间温度不超过120℃，必须遵守焊接规范。

热量的输入Q 按下面的公式计算：

U=弧电压，伏特

I=焊接电流，安培

V=焊接速度，厘米/分钟。

NS112焊后处理（酸洗、刷除氧化物及热处理）：焊接后应立即用不锈钢丝刷刷除氧化物，也就是说，在金属还没有产生焊接色的时候就刷，这样可以得到理想的表面质量而不需要酸洗。若没有特别要求或规定，酸洗通常是焊接中的最后一道工序，请参考去氧化皮及酸洗一节。焊接前后均不需要热处理。

Answer 2

镍基高温合金指的是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高强度和良好抗氧化、抗腐蚀能力的高温合金材料。

镍基高温合金系列材料，被广泛地应用在航空 航天 电力工业  石油化工 核能 冶金 海洋船舶 环保 机械 能源 交通汽车 电子等领域。是制造航空航天发动机热端部件、工业燃气轮机、能源、交通、石油化工等高温耐蚀部件的军、民两用合金。

进口高温合金牌号：哈氏系列C-276、C-22、C-2000、C-4、B-3、G-30、ALLOY59、Inconel600、Inconel601、Inconel625、Inconel718、Inconel X750、Incoloy800、Incoloy800H、Incoloy800HT、Incoloy825、Monel400、Monel k500、Alloy20、Alloy 28 、Alloy31、RA330、RA333、N02201、NIMONIC系列、MP35N、ELGILOY、HAYNES HR-120 / HR-160 、HAYNES 556/242/230等。

纯 镍NI201、NI200等。

变形高温合金牌号：GH1015、GH1016、GH1035、GH1040、GH1131、GH1139、GH1140、GH1180、GH1333、GH2132、GH2136、GH2696、GH2747、GH2018、GH2026、GH2036、GH2038、GH2130、GH2135、GH2136、GH2150、GH2302、GH2328、GH2706、GH2761、GH2787、GH2901、GH2903、GH2907、GH2909、GH2984、GH3128、GH3039、GH3030、GH3044、GH3536、GH3230、GH3170、GH3181、GH3600、GH3625、GH3652、GH4049、GH4090、GH4099、GH4105、GH4141、GH4145、GH4169、GH4648、GH4738、GH4202、GH4080A、GH4093、GH4098、GH4133、GH4137、GH4163、GH4199、GH4220、GH4413、GH4500、GH4586、 GH4698、 GH4708、 GH4710、 GH4720Li、GH4742、GH5605、GH5188、GH6159、GH6783等。

铸造高温合金牌号：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等 。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。

主要规格：无缝管、钢板、圆钢、锻件、法兰、圆环、焊管、钢带、直条、丝材及配套焊材、圆饼、扁钢、六角棒、大小头、弯头、三通、加工件、螺栓螺母、紧固件

Answer 3

高温合金分类：
一、变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。
固溶强化型合金：使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
时效强化型合金
使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。
二、铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：
1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。
2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：
第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
2. 第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。
三、粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
四、氧化物弥散强化（ODS）合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：
MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。
MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。
五、金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
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）、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
高温合金应用案例：用于制造航天、航空、燃气轮机及其他工业用一般的
应用案例--轴尖用合金
应用案例--弹性元件用
应用案例--耐高温合金
应用案例--铁镍软磁合金
应用案例--玻封铁铬合金
应用案例--耐蚀合金焊丝
应用案例--弹簧用高温合金
应用案例--定膨胀封接合金
应用案例--冷镦用高温合金
应用案例--发条用高弹性合金
应用案例--变形铁铬钴永磁合金
应用案例--刷式密封用高温合金
应用案例--铁镍合金杜美丝芯用
因透明度要求非常高，采用材料为聚碳酸酯PC,之前所以模具材料为:厚片
应用及案例：合金主要用于航空燃气透平、火箭发动机、核反应堆、受压阀门、工具和航空结构部件，高温条件下的弹簧和螺栓。

Answer 4

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金，”主要应用于航空航天领域和能源领域。
材料特性
高温环境下材料的各种退化速度都被加速，在使用过程中易发生组织不稳定、在温度和应力作用下产生变形和裂纹长大、材料表面的氧化腐蚀。
1、耐高温、耐腐蚀
高温合金所具有的耐高温、耐腐蚀等性能主要取决于它的化学组成和组织结构。 以GH4169 镍基变形高温合金为例，可看出GH4169 合金中铌含量高，合金中的铌偏析成都与冶金工艺直接相关，GH4169 基体为Ni-Gr 固溶体，含Ni 质量分数在50%以上可以承受1 000℃ 左右高温，与美国牌号Inconel718 相似，合金由γ 基体相、δ 相、碳化物和强化相γ'和γ″相组成。GH4169 合金的化学元素与基体结构显示了其强大的力学性能，屈服强度与抗拉强度都优于45 钢数倍，塑性也要比45 钢好。稳定的晶格结构和大量强化因子构造了其优良的力学性能。
2、加工难度高
高温合金由于其复杂、恶劣的工作环境，其加工表面完整性对于其性能的发挥具有非常重要的作用。但是高温合金是典型难加工材料，其微观强化项硬度高，加工硬化程度严重，并且其具有高抗剪切应力和低导热率，切削区域的切削力和切削温度高，在加工过程中经常出现加工表面质量低、刀具破损非常严重等问题。在一般切削条件下，高温合金表层会产生硬化层、残余应力、白层、黑层、晶粒变形层等过大的问题。

Answer 5

高温合金材料如下：
蒙乃尔合金: Monel400，MonelK500,，Monel R-405，Monel450，Monel S。
因科洛伊合金: Incoloy800，Incoloy800H，Incoloy825, Incoloy DS，Incoloy802，Incoloy803，Incoloy804，Incoloy903，Incoloy907，Incoloy909，Incoloy925，IncoloyMA956，Incoloy A-286，Incoloy25-6Mo。
英科耐尔合金: Inconel600，Inconel601，Inconel625，Inconel718，Inconel617,，Inconel622,，Inconel 671,，Inconel672，Inconel686，Inconel690，Inconel693，Inconel706,，Inconel725，Inconel X-750，Inconel 751，Inconel754，Inconel758，Inconel783。
哈氏合金: Hastelloy C-276,HastelloyB-2,Hastelloy C-59, Hastelloy B, Hastelloy B-3, Hastelloy C,Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-2000, Hastelloy G-30, HastelloyG-35, Hastelloy N, Hastelloy S, Hastelloy W, Hastelloy X.
高温合金: GH3030,GH3039,GH1015, GH1016, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140, GH2018, GH2036, GH2038, GH2130,GH2132, GH2135, GH2136,GH2302，GH3044,GH3128, GH4033, GH4037, GH4043, GH4049, GH4133, GH4169,GH605,GH99,GH4099等等
铸造高温合金牌号：K213 、K403 、K417、K417G、 K418 、K418B、 K423、 K424、 K438 、K465、K4169、K4163、K644、MAR-M246、MA956等 。DZ404、DZ405、DZ406、DZ408 、DZ411、 DZ417G、 DZ422 、DZ422B、DZ438G、DZ468、DZ4125、DZ4125L、DZ4951、DZ640M等。DD402、DD403、DD404、DD406、DD407、DD408、DD426、DD432、DD499等。
耐蚀合金牌号：NS111、NS112、NS113、NS142、 NS143、 NS312、 NS313、NS315、 NS321、 NS322、 NS333、 NS334、 NS335、NS336 等。
精密合金牌号：1J22、1j31、1j34、1j36、1j38、1j46、1J50、1J79、1j85、2j04、2j07 、2j09、 2j10 、2j11、 2j12、2J85、3j01、3j21、3j33、3j53、4j9、4j28、4J29、4J32、4j33、4j34、4J36/Invar、4j39、4j40、4J42、4j50、4j52、5j11、5j16、6j20、6J22、6j23、6J40康铜、Hiperco27、Hiperco50等。