什么是高溫合金鋼

耐熱合金這類合金又稱高溫合金，它對(duì)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(shuō)，金屬材料的熔點(diǎn)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(diǎn)，則金屬熔點(diǎn)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?yàn)殡S著溫度的升高，金屬材料的機(jī)械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢(shì)相應(yīng)增大，因此，一般的金屬材料都只能500~600℃下長(zhǎng)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(qiáng)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(jìn)行Cr、Si、Al合金化處理。它們?cè)谘趸詺夥罩锌珊芸焐梢粚又旅艿难趸ぃ⒗喂痰馗降劁摰谋砻?，從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行；二是在鋼鐵表面，用各種方法形成高熔點(diǎn)的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。

提高鋼鐵高溫強(qiáng)度的方法很多，從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點(diǎn)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(qiáng)度大小，主要與原子中未成對(duì)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(qiáng)。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(qiáng)化。由若干過(guò)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(jià)鍵的成分，因此硬度極大，熔點(diǎn)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(qiáng)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?cè)诟邷叵戮哂辛己玫臋C(jī)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(dá)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(jì)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(shì)：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(qiáng)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(guò)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(qiáng)度與抗氧化腐蝕能力達(dá)到很好的平衡。

含錸單晶葉片是未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的趨勢(shì)。單晶葉片由于其耐溫能力、蠕變強(qiáng)度、熱疲勞強(qiáng)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(dòng)機(jī)界的普遍認(rèn)可，幾乎所有先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǎng)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(rùn)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(qiáng)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(pán)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(jìn)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(diǎn)，是當(dāng)前650度工作條件下強(qiáng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，如渦輪盤(pán)和承力環(huán)件等。

金屬間化合物用于制作各類先進(jìn)運(yùn)載工具動(dòng)力推進(jìn)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(dòng)機(jī)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(jī)和工業(yè)鍋爐、玻璃制造、汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆等；

高溫金屬基自潤(rùn)滑材料主要用于生產(chǎn)高溫自潤(rùn)滑軸承，主要用于替代含油軸承、鑲嵌式固體自潤(rùn)滑軸承、雙金屬軸瓦及鑄硫鋼固體潤(rùn)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(rùn)滑軸承具有強(qiáng)度高、承載能力大、潤(rùn)滑效果好、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、噪音小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。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(jí)一點(diǎn)的，神舟飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)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(lái)越多的被用到一些民用工程項(xiàng)目，其效果很好，中國(guó)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(lái)主要是astm、asme的標(biāo)準(zhǔn)。畢竟別人用的早，技術(shù)儲(chǔ)備豐富。