高溫環(huán)境下材料的各種退化速度都被加速,在使用過程中易發(fā)生組織不穩(wěn)定、在溫度和應力作用下產(chǎn)生變形和裂紋長大、材料表面的氧化腐蝕。
1、耐高溫、耐腐蝕
高溫合金所具有的耐高溫、耐腐蝕等性能主要取決于它的化學組成和組織結構。 以GH4169 鎳基變形高溫合金為例,可看出GH4169 合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成都與冶金工藝直接相關,GH4169 基體為Ni-Gr 固溶體,含Ni 質量分數(shù)在50%以上可以承受1 000℃ 左右高溫,與美國牌號Inconel718 相似,合金由γ 基體相、δ 相、碳化物和強化相γ'和γ″相組成。GH4169 合金的化學元素與基體結構顯示了其強大的力學性能,屈服強度與抗拉強度都優(yōu)于45 鋼數(shù)倍,塑性也要比45 鋼好。穩(wěn)定的晶格結構和大量強化因子構造了其優(yōu)良的力學性能。
Ni Cr Mo Ti Nb A l Fe
51. 96 17. 98 3. 07 0. 95 4. 82 0. 45 余
表1 GH4169 的主要化學成分( 質量分數(shù)%)
2、加工難度高
高溫合金由于其復雜、惡劣的工作環(huán)境,其加工表面完整性對于其性能的發(fā)揮具有重要的作用。但是高溫合金是典型難加工材料,其微觀強化項硬度高,加工硬化程度嚴重,并且其具有高抗剪切應力和低導熱率,切削區(qū)域的切削力和切削溫度高,在加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)加工表面質量低、刀具破損嚴重等問題。在一般切削條件下,高溫合金表層會產(chǎn)生硬化層、殘余應力、白層、黑層、晶粒變形層等過大的問題。
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