Основная классификация жаропрочных сплавов также называется «суперсплавами».
Высокотемпературный сплав относится к типу металлического материала на основе железа, никеля и кобальта, который может работать при высоких температурах выше 600 градусов и при определенных нагрузках в течение длительного времени; и обладает высокой жаропрочностью, хорошими антиокислительными и антикоррозийными свойствами, хорошими усталостными характеристиками, вязкостью разрушения и другими комплексными свойствами. Жаропрочные сплавы имеют единую аустенитную структуру, обладают хорошей структурной стабильностью и надежностью эксплуатации при различных температурах.
На основании вышеперечисленных эксплуатационных характеристик и высокой степени легирования жаропрочных сплавов их еще называют «суперсплавами» и они являются важным материалом, широко используемым в авиации, аэрокосмической, нефтяной, химической промышленности и на судах. По матричным элементам жаропрочные сплавы разделяют на сплавы на основе железа, никеля, кобальта и другие жаропрочные сплавы. Температура эксплуатации жаропрочных сплавов на основе железа обычно может достигать 750–780 градусов. Для жаропрочных деталей, работающих при более высоких температурах, применяют сплавы на основе никеля и тугоплавких металлов. Жаропрочные сплавы на основе никеля занимают особенно важное место во всей области жаропрочных сплавов. Они широко используются для изготовления самых горячих компонентов авиационных реактивных двигателей и различных промышленных газовых турбин.
Свойства жаропрочных сплавов
Различные скорости разложения материалов ускоряются в высокотемпературных средах. В процессе эксплуатации склонны возникать нестабильность тканей, деформация и рост трещин под действием температуры и напряжений, а также окислительная коррозия поверхности материала.
1. Высокая термостойкость и коррозионная стойкость.
Устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость и другие свойства жаропрочных сплавов в основном зависят от их химического состава и организационной структуры. На примере деформированного жаростойкого сплава на основе никеля GH4169 можно увидеть, что содержание ниобия в сплаве GH4169 высокое. Выделение ниобия в сплаве напрямую связано с металлургическим процессом. Матрица GH4169 представляет собой твердый раствор Ni-Gr, поэтому допускается массовая доля Ni, содержащая более 50%. При высокой температуре около 1 000 градусов он похож на американскую марку Inconel718. Сплав состоит из матричной фазы, δ-фазы, карбидной и упрочняющей фазы ' и ″ фаз. Химические элементы и матричная структура сплава GH4169 демонстрируют его сильные механические свойства. Предел текучести и прочность на разрыв в несколько раз лучше, чем у стали 45, а пластичность также лучше, чем у стали 45. Стабильная решетчатая структура и большое количество упрочняющих факторов способствуют отличным механическим свойствам.
2. Высокая сложность обработки.
Ввиду сложной и суровой рабочей среды целостность обрабатываемой поверхности жаропрочных сплавов играет очень важную роль в ее работоспособности. Однако жаропрочные сплавы обычно трудно поддаются механической обработке. Они обладают высокой микротвердостью, тяжелым наклепом, высокой устойчивостью к сдвиговым напряжениям и низкой теплопроводностью. Сила резания и температура резания в зоне резания высокие, что часто возникает при обработке. Качество обработанной поверхности низкое, а инструмент сильно поврежден. При нормальных условиях резания поверхностный слой жаропрочного сплава будет создавать чрезмерные проблемы, такие как закаленный слой, остаточное напряжение, белый слой, черный слой и слой деформации зерна.
