鐵基高溫合金
正文
以鐵為基體、含一定量鉻和鎳的奧氏體合金, 屬高溫合金的一種，在600～800℃條件下具有一定的強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕的能力。
發展過程 鐵基高溫合金是從奧氏體不鏽鋼發展起來的。40年代，發現在18-8型不鏽鋼中加入鉬、鈮、鈦等元素可提高這種鋼在500～700℃條件下的持久強度，從而製成以美國牌號 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)為代表的加工硬化型奧氏體耐熱鋼。為了適應航空工業對耐高溫材料的需要，發展出一系列沉澱強化型Fe-Ni-Cr系、Fe-Ni-Co-Cr系高溫合金，如A286、Incoloy 901等。第二次世界大戰期間，德、日等國迫於戰爭需要和鎳資源缺乏,發展出Fe-Cr-Mn系、Fe-Ni-Cr-Mn系高溫合金。這樣就逐步形成鐵基高溫合金系列。50年代，美國為節約鎳資源還研製出無鎳的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金,用於製造燃氣輪機部件。中國結合本國資源條件，於50年代末開始研製鐵基合金，發展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶強化型、沉澱強化型的高溫合金,如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。
成分和性能 鐵基高溫合金中的鎳是形成和穩定奧氏體的主要元素,並在時效處理過程中形成Ni3(Ti、Al)沉澱強化相。鉻主要用來提高抗氧化性、抗燃氣腐蝕性。鉬、鎢用來強化固溶體。鋁、鈦、鈮用於沉澱強化。碳、硼、鋯等元素則用於強化晶界。鐵基高溫合金按製造工藝可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金，按強化方式可分為加工硬化型、固溶強化型和沉澱強化型高溫合金（見金屬的強化）。一些典型的鐵基高溫合金的成分和性能見表。圖1為一些鐵基高溫合金的屈服強度曲線。
鐵基高溫合金
鐵基高溫合金組織 鐵基高溫合金的基體為奧氏體，主要的沉澱強化相有γ'【Ni3(Ti、Al)】和γ"(Ni3Nb)相兩類。此外，還有微量碳化物、硼化物、Laves（如Fe2Mo)相和δ相等。與鎳基高溫合金組織相比,鐵基合金中相組織較複雜,穩定性較差,容易析出η(如Ni3Ti)、σ(如FexCry)、G(如Fe6Ni16Si7)、μ(如Fe7Mo6)和Laves等有害相(見合金相)。幾種典型合金的組織見。
合金的熱處理主要是固溶處理和時效處理，以獲得合適的晶粒度，分布合理和大小適宜的強化相，有利的晶界狀態，使合金具有良好的綜合性能。例如，用於製造渦輪盤件的材料,晶粒度一般在4～5級；γ'相大小約為100～500┱,均勻分布於基體；晶界有分布均勻的球化了的析出相（如碳化物、Laves相等）。
用途
鐵基高溫合金是中等溫度 (低於800℃)條件下使用的重要材料，具有較好的中溫力學性能和良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低。主要用於製作航空發動機和工業燃氣輪機上渦輪盤，也可製作導向葉片、渦輪葉片、燃燒室，以及其他承力件、緊固件等。另一用途是製作柴油機上的廢氣增壓渦輪。由於沉澱強化型鐵基合金的組織不夠穩定，抗氧化性較差，高溫強度不足，因而鐵基合金不能在更高溫度條件下套用。
