时效强化型铁基高温合金简介

时效强化型铁基高温合金的化学成分比较复杂，含有较多的能形成化合物的合金元素其组织为奥氏体加数量较多的化合物，可通过固溶 时效处理使合金的热强性得到大大提高常用牌号有GH2036、GH2132、GH2135等。

通过时效处理时析出第二相而得以强化的铁基高温合金。时效时析出的第二相主要是Ni3Al或Ni3(Al、Ti)型的 γ’相，有时也有Ni3Nb型的γ”相(见高温合金材料的金属问化合物相)，这些都是有序的金属间化合物，因此有时也把这类合金称为金属间化合物强化的铁基变形高温合金或沉淀强化铁基高温合金。

铁基变形高温合金中，铁总量最高只能达到20%左右，再增高铝、钛总量会使铁基体失稳，反而使性能恶化。这就限制了铁基高温合金进一步强化，只能在750℃左右的中温下使用。增加镍含量是一个方向。美国开发的Inconel718合金中镍含量超过了50%，铁含量已下降到20%左右，受传统习惯影响，仍称之为铁基变形高温合金，实际上已成为铁镍铬基变形高温合金，有时归入镍基变形高温合金。通过细化晶粒和加镁微合金化等强韧化手段，改善和消除低塑性和持久缺口敏感性是当前铁基变形高温合金发展中一个重要方向。

时效强化型镍基高温合金常用牌号有GH4033、GH4037、GH4049、GH4169等。

GH4037保基合金中，添加了总量约4%的合金元素铝、钛。GH4037合金热处理制度是于氩气中加热至980℃保温，在加热箱内冷却至700℃，然后空冷。再加热至800℃，时效8h，空冷。该合金热处理后的组织为镍基固溶体基体和弥散析出的γ'相，晶界有少量的M23C6和M6C型碳化物，晶内有块状的MC型碳化物。该合金具有高的热强性、好的焊接性能、高的热疲劳性能和良好的抗氧化性。在800~850℃以下长期使用组织稳定，广泛用于制造航空发动机涡轮工作叶片、航空发动机燃烧室、加力燃烧室零部件、航空发动机涡轮工作叶片等。

GH4049（Inconel718)合金为高合金化的镍基难形变高温合金，在1000℃以下具有良好的抗氧化性能，950℃以下具有较高的高温强度。GH4169合金在-253-700℃具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居形变高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能。在宇航、核能、石油工业及挤压模具中得到了广泛应用，能够制造各种形状复杂的零部件，如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等。2100433B

强化原理钢中时效元素的强化效果各异，钛的强化作用最大，如在Crl8Ni8钢中可使硬度达HV550左右，但同时使塑性显著下降。同一强化元素当超过一定含量后，还可能因生成铁素体或残留过多的奥氏体而使强度降低。因此用某些合金元素的复合加入可起到较好的强化效果。在高强度级别的马氏体时效不锈钢中，钴、特别是钴与钼的复合强化具有良好的强化效果，这是由于钴降低了钼在固溶体中的溶解度，使钼的强化作用得以充分发挥且韧性损失较小。如铁铬镍钴钼钛(铝)系钢的强度达1800MPa时尚保持有足够的韧性。同时，由于钴对钢的坛点几乎没有影响，因此若以钴代替部分镍，既可抑制钢中δ一铁素体的形成，又有可能使钢中添加较高的铬而提高钢的耐蚀性。

铁基高温合金中的镍是形成和稳定奥氏体的主要元素,并在时效处理过程中形成Ni₃(Ti、Al)沉淀强化相。铬主要用来提高抗氧化性、抗燃气腐蚀性。钼、钨用来强化固溶体。铝、钛、铌用于沉淀强化。碳、硼、锆等元素则用于强化晶界。铁基高温合金按制造工艺可分为变形高温合金和铸造高温合金，按强化方式可分为加工硬化型、固溶强化型和沉淀强化型高温合金（见金属的强化）。一些典型的铁基高温合金的成分和性能见表。组织 铁基高温合金的基体为奥氏体，主要的沉淀强化相有γ'【Ni₃(Ti、Al)】和γ"(Ni₃Nb)相两类。此外，还有微量碳化物、硼化物、Laves（如Fe₂Mo)相和δ相等。与镍基高温合金组织相比,铁基合金中相组织较复杂,稳定性较差,容易析出η(如Ni₃Ti)、σ(如Fe_xCr_y)、G(如Fe₆Ni₁₆Si₇)、μ(如Fe₇Mo₆)和Laves等有害相(见合金相)。几种典型合金的组织见。