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固溶与时效:镍合金

收益 应用和材料 工艺细节

固溶处理是将合金加热至适当温度,并在该温度下保持一段时间以便使得一个或一个以上成分进入固溶体,随后,快速冷却,将此类成分留在固溶体中的处理过程。之后进行的沉淀硬化处理会对此类成分进行自然(室温下进行)或人工(在高于室温的环境下进行)控制释放。

收益

许多铸造及锻造镍合金均可通过固溶处理或固溶处理加时效沉淀硬化处理来满足各种不同的特性要求。此类热处理可提高材料的常温及/或高温机械强度,抗腐蚀性与抗氧化性能。

应用和材料

可选择热处理参数以提高可进行热处理之镍合金的属性。仅使用固溶处理或固溶处理加时效硬化沉淀处理的方式常用于镍合金。

固溶处理:

  • 在生产加工中,大部分材料均可发生加工硬化现象,限制材料的进一步加工。在处理过程中进行的固溶处理(应力消除)可降低该工件的硬化状况,允许进一步的加工处理。
  • 钎焊、焊接或涂装等生产加工可能会对材料性能产生不利的影响,若在进一步的下游加工之前进行固溶处理,则可消除这些影响。
  • 生产加工可能会导致提前开始最终的时效沉淀硬化处理,若在进一步的加工之前重新进行固溶处理,则可消除这些影响。
  • 许多镍合金只会在固溶加工过程中获取理想性能。这些被视为固溶体强化合金。例如,哈氏合金X,INCO 625与HA 230。

时效沉淀硬化:

  • 为了满足零部件特定的设计要求而对材料最终的属性进行开发时,要求将材料(铸造/锻造材料)长时间置于温度较低的热处理循环中,以便通过时效沉淀硬化达到特定的合金组织。
  • 一般而言,需在生产加工进行到最后或接近最后时进行该步骤,因为热处理会大大提高材料的硬度,而且会导致形变(缩小),尽管此类形变是在预料之中的。若要求执行后时效硬化加工,那么加工成本会大大增加。
  • 典型材料包括:INCO 718、INCO 738、Mar-M-247、Waspaloy以及C263。

工艺细节

  • 固溶处理通常在1800至2450°F的真空中进行,然后再使用风机快速冷却至室温。许多材料都有必须达到的能确保成品金相组织的特定冷却速率要求。
  • 时效硬化沉淀常在1000至2080°F的真空、惰性气氛或大气环境中进行,之后,再根据材料与规定的金相组织要求将材料在该环境中放置2至40+小时不等。
  • 适用标准包括SAE AMS 2773与AMS 2774。