Co to są stopy na bazie niklu? Przeczytaj ten artykuł, aby wszystko zrozumieć!
Stop na bazie niklu odnosi się do rodzaju stopu, który ma kompleksowe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość i pewna odporność na utlenianie i korozję w wysokich temperaturach od 650 do 1000 stopni.
Według głównych właściwości dzieli się je na stopy żaroodporne na bazie niklu, stopy odporne na korozję na bazie niklu, stopy odporne na zużycie na bazie niklu, stopy precyzyjne na bazie niklu i stopy z pamięcią kształtu na bazie niklu.
Stopy wysokotemperaturowe dzielą się na stopy wysokotemperaturowe na bazie żelaza, stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu i stopy wysokotemperaturowe na bazie kobaltu, w zależności od różnych substratów. Wśród nich stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu nazywane są stopami na bazie niklu.
Reprezentatywne materiały stopów na bazie niklu obejmują:
1. Stop Incoloy, taki jak Incoloy800, jest głównym składnikiem; 32Ni-21Cr-Ti, Al; jest to stop żaroodporny;
2. Stop Inconel, taki jak Inconel600, jest głównym składnikiem; 73Ni-15Cr-Ti, Al; jest to stop żaroodporny;
3. Stop Hastelloy, taki jak Hastelloy C-276, którego głównym składnikiem jest; 56Ni-16Cr-16Mo-4W; jest stopem odpornym na korozję;
4. Stop Monel, czyli stop Monel, taki jak Monel 400, którego głównym składnikiem jest; 65Ni-34Cu; jest stopem odpornym na korozję;
Główne pierwiastki stopowe
Głównymi pierwiastkami stopowymi są chrom, wolfram, molibden, kobalt, aluminium, tytan, bor, cyrkon itp. Wśród nich Cr, Ai itp. odgrywają głównie rolę przeciwutleniaczy, a inne pierwiastki mają właściwości wzmacniające roztwory stałe, wzmacniające wytrącanie i wzmocnienie granic ziaren.
Ma wysoką wytrzymałość i pewną odporność na utlenianie i korozję w wysokich temperaturach od 650 do 1000 stopni. Ze względu na wystarczająco wysoką wytrzymałość na wysokie temperatury oraz odporność na utlenianie i korozję, jest często stosowany w produkcji łopatek silników lotniczych, silników rakietowych, reaktorów jądrowych i sprzętu do konwersji energii. Części o wysokiej temperaturze.
Historia rozwoju
Stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu (zwane dalej stopami na bazie niklu) zostały opracowane pod koniec lat trzydziestych XX wieku. Wielka Brytania po raz pierwszy wyprodukowała stop na bazie niklu Nimonic 75 (Ni-20Cr-0.4Ti) w 1941 r.; w celu poprawy wytrzymałości na pełzanie dodano aluminium w celu opracowania Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al). Stany Zjednoczone w połowie-1940XX wieku, Związek Radziecki pod koniec lat czterdziestych XX wieku i Chiny w połowie-1950 również opracowały stopy na bazie niklu. Rozwój stopów na bazie niklu obejmuje dwa aspekty: poprawę składu stopu oraz innowacyjność procesów produkcyjnych. Na początku lat pięćdziesiątych rozwój technologii topienia próżniowego stworzył warunki do rafinacji stopów na bazie niklu zawierających dużą ilość aluminium i tytanu. Większość wczesnych stopów na bazie niklu to stopy odkształcone. Pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku, ze względu na wzrost temperatury roboczej łopatek turbin, wymagano, aby stop miał wyższą wytrzymałość w wysokich temperaturach. Jednakże, gdy wytrzymałość stopu była wysoka, odkształcenie byłoby trudne lub wręcz niemożliwe. Dlatego też do opracowania szeregu stopów o dobrych parametrach wykorzystano technologię odlewania metodą traconą. Stop odlewniczy o wysokiej wytrzymałości temperaturowej. W połowie-1960opracowano krystalizację kierunkową oraz nadstopy monokrystaliczne i nadstopy powstałe w wyniku metalurgii proszków o lepszych właściwościach. Aby sprostać potrzebom statków i przemysłowych turbin gazowych, od lat sześćdziesiątych XX wieku opracowano szereg stopów na bazie niklu o wysokiej zawartości chromu, charakteryzujących się dobrą odpornością na korozję gorącą i stabilną strukturą. W ciągu około 40 lat, od początku lat czterdziestych do końca lat siedemdziesiątych, temperatura robocza stopów na bazie niklu wzrosła z 700 stopni do 1100 stopni, przy średnim wzroście o około 10 stopni rocznie.
Składniki i właściwości
Najpowszechniej stosowane są nadstopy na bazie niklu. Główne powody są takie, że po pierwsze stopy na bazie niklu mogą rozpuścić więcej pierwiastków stopowych i zachować lepszą stabilność strukturalną; po drugie mogą tworzyć spójne i uporządkowane związki międzymetaliczne typu A3B [Ni3(Al, Ti)] Jako faza wzmacniająca, stop można skutecznie wzmocnić i uzyskać wyższą wytrzymałość wysokotemperaturową niż nadstopy na bazie żelaza i nadstopy na bazie kobaltu; po trzecie, stopy na bazie niklu zawierające chrom mają lepsze właściwości utleniające i odporność niż nadstopy na bazie żelaza. Zdolność do korozji gazowej. Stopy na bazie niklu zawierają ponad dziesięć pierwiastków, wśród których Cr odgrywa głównie rolę przeciwutleniającą i antykorozyjną, a inne pierwiastki pełnią głównie rolę wzmacniającą. Ze względu na sposób wzmacniania można je podzielić na: pierwiastki wzmacniające w roztworach stałych, takie jak wolfram, molibden, kobalt, chrom i wanad; pierwiastki wzmacniające wydzielenia, takie jak aluminium, tytan, niob i tantal; elementy wzmacniające granice ziaren, takie jak bor, cyrkon, magnez i pierwiastki ziem rzadkich itp.
Stopy wysokotemperaturowe na bazie niklu obejmują stopy wzmacniane roztworem stałym i stopy wzmacniane wydzieleniowo, zgodnie z ich metodami wzmacniania.
Proces produkcji
W zakresie wytapiania: w celu uzyskania czystszej roztopionej stali należy zmniejszyć zawartość gazów i szkodliwych pierwiastków; jednocześnie, ze względu na obecność w niektórych stopach łatwo utlenionych pierwiastków, takich jak Al, Ti itp., wytapianie inne niż próżniowe jest trudne do kontrolowania; oraz w celu uzyskania lepszej termoplastyczności, żaroodporne stopy na bazie niklu są zwykle wytapiane w próżniowych piecach indukcyjnych, lub nawet wytwarzane przez próżniowe wytapianie indukcyjne plus próżniowe piece topialne lub metody przetapiania w piecu elektrożużlowym.
W zakresie odkształcenia przyjmuje się procesy kucia i walcowania. W przypadku stopów o słabej termoplastyczności stosuje się procesy równomiernego wytłaczania, a następnie walcowania lub bezpośredniego wytłaczania z osłoną ze stali miękkiej (lub stali nierdzewnej). Celem deformacji jest rozbicie struktury odlewu i optymalizacja mikrostruktury.
Odlewanie: Do wytapiania stopu zaprawowego zwykle stosuje się próżniowy piec indukcyjny, aby zapewnić skład i kontrolę zawartości gazów i zanieczyszczeń, a części wytwarza się przy użyciu precyzyjnego odlewania z przetapianiem próżniowym.
Obróbka cieplna: Odkształcone stopy i niektóre stopy odlewnicze wymagają obróbki cieplnej, obejmującej obróbkę przesycającą, obróbkę pośrednią i obróbkę starzeniową. Biorąc za przykład stop Udmet 500, jego system obróbki cieplnej jest podzielony na cztery etapy: obróbka przesycająca, 1175 stopni, 2 godziny, chłodzenie powietrzem; obróbka pośrednia, 1080 stopni, 4 godziny, chłodzenie powietrzem; pierwotna obróbka starzenia, 843 stopnie, 24 godziny, chłodzenie powietrzem; leczenie wtórnego starzenia, 760 stopni, 16 godzin, chłodzenie powietrzem. W celu uzyskania wymaganego statusu organizacyjnego i dobrej ogólnej wydajności.
