铁基高温合金
用于航空等行业的高温结构材料
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铁基高温合金是广泛应用于航空、航天、能源、冶金和石油化工等领域的高温结构材料。现代工业的高速发展对设备材料的高温抗氧化性能提出了越来越高的要求。
正文
发展过程 铁基高温合金是从奥氏体不锈钢发展起来的。40年代，发现在18-8型不锈钢中加入、、钛等元素可提高这种钢在500～700℃条件下的持久强度，从而制成以美国牌号 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)为代表的加工硬化型奥氏体耐热钢。为了适应航空工业对耐高温材料的需要，发展出一系列沉淀强化型Fe-Ni-Cr系、Fe-Ni-Co-Cr系高温合金，如A286、Incoloy 901等。第二次世界大战期间，德、日等国迫于战争需要和镍资源缺乏，发展出Fe-Cr-Mn系、Fe-Ni-Cr-Mn系高温合金。这样就逐步形成铁基高温合金系列。50年代，美国为节约镍资源还研制出无镍的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金，用于制造燃气轮机部件。中国结合本国资源条件，于50年代末开始研制铁基合金，发展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶强化型、沉淀强化型的高温合金，如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。
成分和性能 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。图1为一些铁基高温合金的屈服强度曲线。