關(guān)于合金簡(jiǎn)介

軍工品質(zhì)引領(lǐng)未來求真務(wù)實(shí)大國(guó)工匠公司位于上海市嘉定高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，是由上海市嘉定工業(yè)區(qū)立項(xiàng)申報(bào)審批，并由上海市環(huán)境保護(hù)局環(huán)評(píng)審核通過及上海市工商行政管理局頒發(fā)唯一具有高溫合金、耐蝕合金、精密合金、鈦合金等特種合金的研發(fā)、生產(chǎn)執(zhí)照資質(zhì)的高新技術(shù)型企業(yè)。特種合金加工出來的的零部件由于是在高溫、重載及燃?xì)鉀_刷等惡劣的環(huán)境條件下工作，既要考慮高溫瞬時(shí)強(qiáng)度、持久、蠕變、疲勞等性能，又要考慮高溫氧化問題。對(duì)這類合金原材料冶金質(zhì)量要求非常高,為了獲得高質(zhì)量的合金，必須準(zhǔn)確控制合金成分和減少合金中的氣體、有害夾雜及非金屬夾雜物含量，提高合金的純潔度，我廠經(jīng)多年不斷摸索,技術(shù)工藝不斷改進(jìn),采用真空雙聯(lián)

三聯(lián)工藝熔煉，不但將合金中低熔點(diǎn)有色雜質(zhì)元素及氣體被去除，非金屬夾雜物得到了降低，并且結(jié)晶組織得到了改善，使合金的熱加工性能顯著的提高，加之我廠專業(yè)鍛造和熱處理的技能,從而確保了合金最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.4668概述2.4668合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強(qiáng)化的鎳基高溫合金，在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。該合金的另一特點(diǎn)是合金組織對(duì)熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系，可針對(duì)不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強(qiáng)度級(jí)別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機(jī)匣等零部件在航空上長(zhǎng)期使用。1.12.4668材料牌號(hào)GH1691.22.4668相近牌號(hào)Inconel718(美國(guó)),NC19FeNb(法 國(guó))1.32.4668材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GJB2612-1996《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》HB6702-1993《WZ8系列用2.4668合金棒材》GJB3165 《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》GJB1952 《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》GJB1953《 航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高溫合金熱軋棒材規(guī)范》GJB2612 《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》GJB3317《 航空用高溫合金熱軋板材規(guī)范》GJB2297 《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規(guī)范》GJB3020 《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》GJB3167 《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》GJB3318 《航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范》GJB2611《 航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范》YB/T5247 《焊接用高溫合金冷拉絲》YB/T5249 《冷鐓用高溫合金冷拉絲》YB/T5245 《普通承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材》GB/T14993《 轉(zhuǎn)動(dòng)部件用高溫合金熱軋棒材》GB/T14994 《高溫合金冷拉棒材》GB/T14995 《高溫合金熱軋板》GB/T14996 《高溫合金冷軋薄板》GB/T14997 《高溫合金鍛制圓餅》GB/T14998 《高溫合金坯件毛壞》GB/T14992 《高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號(hào)》HB5199《 航空用高溫合金冷軋薄板》HB5198 《航空葉片用變形高溫合金棒材》HB5189 《航空葉片用變形高溫合金棒材》HB6072 《WZ8系列用2.4668合金棒材》表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強(qiáng)化相的數(shù)量，提高抗疲勞性能和材料強(qiáng)度。同時(shí)減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和綜合性能。核能應(yīng)用的2.4668合金，需控制硼含量（其他元素成分不變），具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當(dāng)ω（B）≤0.002%時(shí)，為與宇航工業(yè)用的2.4668合金加以區(qū)別，合金牌號(hào)為2.4668A。 表1-1[1] %類別CCrNiCoMoAlTiFe標(biāo)準(zhǔn)≤0.0817.0~21.050.0~55.0≤1.02.80~3.300.30~0.700.75~1.15余優(yōu)質(zhì)0.02~0.0617.0~21.050.0~55.0≤1.02.80~3.300.30~0.700.75~1.15余高純0.02~0.0617.0~21.050.0~55.0≤1.02.80~3.300.30~0.700.75~1.15余類別NbBMgMnSiPSCuCa不大于標(biāo)準(zhǔn)4.75~5.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01優(yōu)質(zhì)5.00~5.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01高純5.00~5.500.0060.0050.350.350.0150.0020.300.005續(xù)表1-1%類別BiSnPbAgSeTeTlNO不大于標(biāo)準(zhǔn)0.00050.0003優(yōu)質(zhì)0.0010.0050.0010.0010.00030.010.01高純0.000030.0050.0010.0010.00030.000050.00010.010.0051.52.4668熱處理制度合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級(jí)別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類：Ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無δ相，存在缺口敏感性，但對(duì)提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。Ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h爐冷至經(jīng)此制度處理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。Ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱為直接時(shí)效熱處理制度。1.62.4668品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)可以供應(yīng)模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤狀交貨。1.72.4668熔煉和鑄造工藝合金的冶煉工藝分為3類：真空感應(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔?？筛鶕?jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。1.82.4668應(yīng)用概況與特殊要求制造航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動(dòng)件，如盤、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。近年來，在對(duì)該合金研究不斷深化和對(duì)該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。二、2.4668物理及化學(xué)性能2.12.4668熱性能2.1.12.4668熔化溫度范圍1260～1320℃。2.1.22.4668熱導(dǎo)率見表2-1。表2-1[2]θ/℃111002003004005006007008009001000λ/（W/（m·℃））13.414.715.917.818.319.621.222.823.67.630.42.1.32.4668比熱容見表2-2。2.1.42.4668線膨脹系數(shù)見表2-3；2.22.4668密度ρ=8.24g/cm3。表2-2[2]θ/℃3004005006007008009001000c/（J/（kg·℃））481.4493.9514.8539.0573.4615.4657.2707.4表2-3[2]θ/℃20～10020～20020～30020～40020～50020～60020～70020～80020～90020～1000α/10-6℃-111.813.013.514.114.414.815.417.018.418.72.42.4668磁性能合金無磁性。2.52.4668化學(xué)性能2.5.12.4668抗氧化性能在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表2-4。表2-4θ/℃6007008009001000氧化速率/(g/(m2·h))0.01760.02770.03510.09610.16202.4668力學(xué)性能優(yōu)質(zhì)棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。表3-1[1]規(guī)格d/mm取樣方向θ/℃拉伸性能不小于HBS持久性能σP0.2/MPaσb/MPaδ5/%ψ/%σ/MPat/hδ5/%≤125縱向2065010308601280100012121515≥346690≥25≥5126~200橫向20650103086012409656688690≥25＞200橫向20650102080012309006688690≥25注：熱處理制度：Ⅱ。2.4668組織結(jié)構(gòu)4.1相變溫度γ"相是該合金的主要強(qiáng)化相，其最高穩(wěn)定溫度是650℃，開始固熔溫度為840～870℃，完全固熔溫度是950℃，γ′相也是該合金的強(qiáng)化相，但數(shù)量少于γ"相，其析出溫度是600℃，完全熔解溫度是840℃；δ相的開始析出溫度是700℃，析出峰溫度是940℃，980℃開始熔解，完全熔解溫度是1020℃。4.2時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線見圖4-1。4.3.1合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織由γ基體、γ′、γ"、δ、NbC相組成。γ"(Ni3Nb)相是主要強(qiáng)化相，為體心四方有序結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)定相，呈圓盤狀在基體中彌散共格析出，在長(zhǎng)期時(shí)效或長(zhǎng)期應(yīng)用期間，有向δ相轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，使強(qiáng)度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的數(shù)量次于γ"相，呈球狀彌散析出，對(duì)合金起一部分強(qiáng)化作用。δ相主要在晶界析出，其形貌與鍛造期間的終鍛溫度有關(guān)，終鍛溫度在900℃，形成針狀，在晶界和晶內(nèi)析出；終鍛溫度達(dá)930℃，δ相呈顆粒狀，均勻分布；終鍛溫度達(dá)950℃，δ相呈短棒狀，分布于晶界為主；終鍛溫度達(dá)980℃，在晶界析出少量針狀δ相，鍛件出現(xiàn)持久缺口敏感性。終鍛溫度達(dá)到1020℃或更高，鍛件中無δ相析出，晶粒隨之粗化，鍛件有持久缺口敏感性。鍛造過程中，δ相在晶界析出，能起到釘扎作用，阻礙晶粒粗化。4.3.2L相是變形2.4668合金中不允許存在的相，該相富鈮，存在于鑄錠枝晶間，降低鑄錠初熔點(diǎn)，鑄錠中L相固溶溫度和均勻化時(shí)間的關(guān)系見圖4-2。4.3.3晶粒度4.3.3.1合金在高溫固熔（保溫2h）時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向見圖4-3。4.3.3.2棒材（原始晶粒9～9.5級(jí)）經(jīng)不同溫度加熱并以不同變形量鍛造變形后，再經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱處理（固溶溫度965℃，1h），其晶粒度的變化見表4-1。4.3.3.3鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通鍛件平均晶粒度為4級(jí)，允許個(gè)別2級(jí)，高強(qiáng)鍛件平均晶粒度為8級(jí)，允許個(gè)別2級(jí)；直接時(shí)效鍛件平均晶粒度應(yīng)為10級(jí)或更細(xì)。表4-1[19]鍛造加熱溫度/℃以下變形程度的晶粒度/級(jí)鍛造加熱溫度/℃以下變形程度的晶粒度/級(jí)15%25%35%55%65%80%15%25%35%55%65%80%105010301020677787～888～978～98～78～99～88～999(7)8～9910009808899～108～910109～1010～910～111011表4-2[11]時(shí)效規(guī)范析出相數(shù)量/%θ/℃t/hδ-Ni3Nb＋MCγ"-Ni3Nb，γ′-Ni3(Al，Ti，Nb)直接時(shí)效狀態(tài)6.4519.216006507005005005006.307.4810.3120.6218.6815.182.4668工藝性能與要求5.1成型性能5.1.1因2.4668合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析程度與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快，易形成富鈮的黑斑；熔速慢，會(huì)形成貧鈮的白斑；電極棒表面質(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋，均易導(dǎo)致白斑的形成，所以，提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。均勻化工藝必須確保鋼錠中的L相完全熔解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時(shí)間，根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中的鈮偏析程度直接相關(guān)。目前生產(chǎn)中采用的1160℃，20h±1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，因此建議采用以下均勻化工藝：1.1150～1160℃，20～30h＋1180～1190℃，110～130h；2.1160℃，24h＋1200℃，70h[20]。5.1.2經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求，結(jié)合生產(chǎn)廠的生產(chǎn)條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件是，中間退火溫度和終鍛溫度必須根據(jù)零件所要求的組織狀態(tài)和性能來確定，一般情況下，表5-1[17]鍛造類別第一次鍛造第二次鍛造第三次鍛造加熱溫度/℃變形量/%加熱溫度/℃變形量/%加熱溫度/℃變形量/%普通高強(qiáng)直接時(shí)效1065～10901040～1065995～1025-->501040～10651010～1040970～995-30～50>504～6810允許≥2≥25.1.3與板材冷成形有關(guān)的性能見表5-2。5.1.4鍛件的變形程度、終鍛溫度和晶粒尺寸之間的關(guān)系見圖5-1。5.1.5合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶見圖5-2。5.1.6發(fā)動(dòng)機(jī)葉片模鍛件由頂鍛和終鍛二道工序模鍛而成，不同的鍛造加熱溫度對(duì)葉片綜合性能的影響見表5-3，以1020℃頂鍛和終鍛的葉片組織性能為最佳。5.1.7合金在高溫下的變形抗力曲線見圖5-3。5.2焊接性能合金具有滿意的焊接性能，可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點(diǎn)焊等方法進(jìn)行焊接。對(duì)直接時(shí)效狀態(tài)的零部件，推薦采用慣性摩擦焊以保持其強(qiáng)化效果，選用合適的摩擦焊工藝參數(shù)，在保留細(xì)晶組織的同時(shí)，焊縫邊緣及熱影響區(qū)還可以保留強(qiáng)化相γ′和γ"以及δ相，因此對(duì)接頭性能無明顯影響，對(duì)直接時(shí)效的鍛件，可在鍛造狀態(tài)進(jìn)行摩擦焊，焊后再進(jìn)行直接時(shí)效處理（制度Ⅲ），可獲得持久強(qiáng)度很高的焊接接頭[21]。表5-2熔煉工藝板厚/mm狀態(tài)杯突深度/mm反復(fù)彎曲次數(shù)極限深沖系數(shù)真空感應(yīng)加電渣1.5950℃固溶11.517.51.96表5-3[19]鍛造加熱溫度/℃20℃拉伸性能650℃拉伸性能650℃，690MPa持久性能頂鍛終鍛σb/MPaσP0.2/MPaδ5/%φ/%σb/MPaσP0.2/MPaδ5/%φ/%t/hδ5/%10501020102010201000980100010201340140513751420104011001035115022.520.523.523.252.244.751.542.7111511301125112895795592096518.822.417.218.622.229.521.525.5485257435.211.25.512.8理制度和直接時(shí)效熱處理制度進(jìn)行。再有技術(shù)依據(jù)的條件下，也可采用其他制度熱處理。按標(biāo)準(zhǔn)制度熱處理時(shí)，固溶處理可在950～980℃范圍內(nèi)，在選定的溫度±10℃下進(jìn)行。5.4表面處理工藝必要時(shí)可對(duì)零件表面局面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化、孔擠壓強(qiáng)化或螺紋滾壓強(qiáng)化工序，使零件在交變載荷條件下工作的壽命成倍增長(zhǎng)。對(duì)要求噴涂耐磨封嚴(yán)涂層的零件，可采用等離子噴涂或爆炸噴涂工藝，以爆炸噴涂為佳，爆炸噴涂涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，涂層致密、硬度高、孔隙率低，耐磨性好。5.5切削加工與磨削性能合金可滿意地進(jìn)行切削加工。機(jī)械加工時(shí)必須確保圓弧達(dá)到設(shè)計(jì)要求和平滑過渡，不允許在機(jī)械加工、裝配或運(yùn)輸中出現(xiàn)尖角、坑與劃傷缺口，因?yàn)樵谶@些缺陷出，可形成過量的應(yīng)力集中，在使用中會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。2.4668低溫抗拉及屈服性能（含熱處理工藝）表6-1—溫度對(duì)熱軋棒材的拉伸性能影響表6-1溫度/℃抗拉強(qiáng)度σb/MPa屈服強(qiáng)度σP0.2/MPa伸長(zhǎng)率/%收縮率/%-195.51634.41196.526.027.0-51.11389.61089.623.033.526.61313.71058.622.032.5648.81134.4999.928.059.2704.41003.4917.22