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哈氏合金加工过程中的热处理
来源:美国哈氏合金 | 作者:上海勋胜金属材料有限公司 | 发布时间: 2024-05-27 | 34 次浏览 | 分享到:

哈氏合金加工过程中的热处理

在这类变形合金生产过程中,有许多热成型和冷成型步骤,中间的热处理是必不可少的,以使材料性能恢复至最佳水平,尤其是延展性。如果是耐腐蚀合金的话,这类中间热处理通常是固溶退火;而如果是高温合金的话,就并非如此了。

 

一旦材料达到最终成型尺寸,它们将进行最终热处理,当然如果后续加工时若再次遇到热加工或冷加工就可能还需要再做热处理,这些通常就是做固溶退火。然而,少数高温合金会选择在调整过的温度下作最终退火,以控制晶粒度以及其他一些微观组织特性,同时(对沉淀硬化合金来说)也是为之后的时效处理作准备。

 

耐腐蚀合金的热处理

耐腐蚀合金的成分主要包括Ni、大量添加的Cr和/或Mo(某些情况下由W部分代替)、少量添加的Cu(增强对某些特定介质的抗性)和Fe(可被使用的较便宜的金属成分)、以及次要添加的Al和Mn(有助于在熔炼过程中去除有害元素如O和S)。这些合金在交付状态下通常呈现出单相(面心立方结构,或γ相)微观组织。

 

在大多数情况下,单相微观组织的存在正是由于高温固溶退火处理,然后淬火(快速冷却)以“锁定”高温结构。如果让合金慢慢冷却,大多数合金会生成第二相,尽管数量很少,通常在晶界结构内,这是由于合金添加成分的总含量超过了它们的溶解度极限。

 

如前文所述,耐腐蚀合金的交付状态通常都是固溶退火态,其正常的固溶退火温度如下表所示。它们代表了除γ相(以及在极少数情况下,一次碳化物和/或氮化物)以外的其他相的溶解温度,但提供的晶粒尺寸在已知范围内,具有良好的机械性能。由于钛的存在,在C-4合金中可以看到一次碳化物和/或氮化物。

 

这里请注意对于耐腐蚀合金来说,所谓的固溶退火和出厂退火在一般情况下是同义词,然而,在连续氢气退火炉中使用的温度则需被调整以补偿线速度。

关于保温时间的一些准则:

·      当整件材料由内至外都处于退火温度后,退火时间应在10-30分钟之间,取决于截面厚度。

·      在此范围内,较短的时间适用于薄或细的材料。

·      较长的时间适用于厚重的材料。

高温合金的热处理

高温合金,无论是镍基、钴基,或是镍钴铁的混合物,在成分上都要复杂得多。不过与耐腐蚀合金一样的是,Cr依然是最重要的元素之一,能够在高温气体中形成保护性的氧化膜。

不同的是,C在耐腐蚀合金中通常起负面作用,而高温合金则需要刻意地添加C,或者更确切地说,是合金在微观组织中诱导的碳化物,以提供必要的强度(尤其是蠕变强度)为高温环境服务。在某些情况下,这些碳化物是在材料凝固过程中形成的一次碳化物。其他情况下,它们是在高温中停留形成的固态(二次碳化物)。

哈氏的高温合金一般是以固溶退火状态交付,即在以下温度(或规定温度范围内)进行热处理获得的。

虽然合金不应该在碳钢和不锈钢的热处理温度下作消应力处理,(因担心引起不想要的二次相析出,尤其是在晶界中,)但在材料制造过程中,一些较低的退火温度仍然会被用于高温合金,以恢复部分被加工的材料的延展性。这些所谓的多道次间退火温度要谨慎使用,因为它们可能导致上述在晶界面上的析出。下表给出了一些固溶强化型高温合金的最低多道次间退火温度。

 

 


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