什么是高溫合金鋼

耐熱合金這類合金又稱高溫合金，它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用技術(shù)，有著重大的意義。

一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。如用熱力學(xué)溫度表示熔點，則金屬熔點Tm的60%，被定義為理論上可使用溫度上限Tc，即Tc=0.6Tm。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能500~600℃下長期工作,能在>700℃高溫下工作的金屬通稱耐熱合金，“耐熱”是指其在高溫下能保持足夠和強度和良好的抗氧化性。

提高鋼鐵抗氧化性的途徑有二：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜，并牢固地附地鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進行；二是在鋼鐵表面，用各種方法形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點看，大致有兩種主要方法：

（1）增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出，金屬中結(jié)合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內(nèi)最強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

（２）加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物，在金屬鍵的基礎(chǔ)上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。

利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是最優(yōu)的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni－Cr－Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經(jīng)處理后，其使用溫度可達1000～1100℃。

高溫合金的發(fā)展前景怎么樣？

1、含錸單晶葉片的研究

在單晶的成分設(shè)計中，要兼顧合金性能和工藝性能，由于單晶中不存在晶界，并應(yīng)用在較為苛刻的環(huán)境下，所以引入了某些具有特殊作用的合金元素。隨著單晶合金的發(fā)展，合金的化學(xué)成分具有如下變化趨勢：引入Re元素，引入Ru、Ir等鉑族元素，增加難熔元素W、Mo、Re、Ta的含量；難熔元素的加入總量增加，C、B、Hf等元素從“完全去除”轉(zhuǎn)為“限量使用”；降低Cr含量從而允許加入更多其他的合金化元素而保持組織穩(wěn)定。

含錸單晶葉片大幅提升了其耐溫能力及蠕變強度。以PW公司的PWA1484、RR的CMSX-4，GE公司的Rene′N5為代表的第二代單晶合金與第一代單晶合金相比，通過加入3%的錸元素、適當(dāng)增大了鈷和鉬元素的含量，使其工作溫度提高了30℃，持久強度與抗氧化腐蝕能力達到很好的平衡。

含錸單晶葉片是未來航空發(fā)動機渦輪葉片的趨勢。單晶葉片由于其耐溫能力、蠕變強度、熱疲勞強度、抗氧化性能和抗腐蝕特性較定向凝固柱晶合金有了顯著提高，從而很快得到了航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機界的普遍認(rèn)可，幾乎所有先進航空發(fā)動機都采用了單晶合金用作渦輪葉片。

2、新型高溫合金的研究

市場分析新型高溫合金主要包括：粉末高溫合金、金屬間化合物、ODS合金和高溫金屬自潤材料等四種：

粉末高溫合金技術(shù)：FGH51粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強化型鎳基高溫合金。該合金γ相的體積分?jǐn)?shù)為$,-左右，其形成元素的原子分?jǐn)?shù)為50%左右。合金盤件的制造工藝路線是采用真空感應(yīng)熔煉制取母合金，然后霧化制取預(yù)合金粉末，進而制成零件毛坯。與同類鑄、鍛高溫合金相比，它具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服度高和疲勞性能好等優(yōu)點，是當(dāng)前650度工作條件下強度水平最高的一種高溫合金。該種高溫金主要用于高性能發(fā)動機的轉(zhuǎn)動部件，如渦輪盤和承力環(huán)件等。

金屬間化合物用于制作各類先進運載工具動力推進系統(tǒng)的構(gòu)件，減少自重、提高效能；

ODS合金具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能，可用于制造發(fā)動機關(guān)鍵部件，也可用于火力發(fā)電系統(tǒng)、煤氣化爐、工業(yè)燃?xì)廨啓C和工業(yè)鍋爐、玻璃制造、汽車柴油發(fā)動機、核反應(yīng)堆等；

高溫金屬基自潤滑材料主要用于生產(chǎn)高溫自潤滑軸承，主要用于替代含油軸承、鑲嵌式固體自潤滑軸承、雙金屬軸瓦及鑄硫鋼固體潤滑軸承（包括鑄鋼表面硫化處理軸承）在冶金設(shè)備上的應(yīng)用，該高溫自潤滑軸承具有強度高、承載能力大、潤滑效果好、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、噪音小、使用壽命長等優(yōu)點。很多，尤其是在耐腐蝕、耐高溫的一些工程中，有不可代的作用。

具體比如一些高溫焚燒爐的燃燒器，石化的一些關(guān)鍵管道，再高級一點的，神舟飛船上的發(fā)動機也要用到。當(dāng)然，由于高溫合金比較貴重，限制了其大量的民用，但現(xiàn)在越來越多的被用到一些民用工程項目，其效果很好，中國目前還起步不久，現(xiàn)在很暴利的。

生產(chǎn)上基本按美標(biāo)的來主要是astm、asme的標(biāo)準(zhǔn)。畢竟別人用的早，技術(shù)儲備豐富。