第三章(高温合金的焊接)
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高温合金536焊接
高温合金536焊接简介高温合金536是一种高强度、高耐热性能的合金材料，广泛应用于航空航天、能源等领域。
在实际应用中，常常需要对高温合金536进行焊接，以满足各种工程需求。
本文将详细介绍高温合金536焊接的相关知识，包括焊接方法、焊接工艺参数、焊接缺陷及其防控措施等内容。
焊接方法氩弧焊氩弧焊是一种常用的高温合金536焊接方法。
它通过在电极和工件之间形成稳定的电弧，利用电弧加热和熔化工件表面，然后通过添加填充材料使其与基材融合。
氩弧焊可以分为直流氩弧焊和交流氩弧焊两种方式。
TIG（钨极惰性气体保护电弧）焊TIG焊是一种常见的氩弧焊方法，适用于高温合金536的焊接。
它使用钨极作为电极，在保护性惰性气体（如氦气或氩气）的环境下进行焊接。
TIG焊具有热输入控制精确、焊缝质量高等优点，适用于对焊接质量要求较高的场合。
熔覆焊熔覆焊是一种将高温合金536材料熔化后涂覆在基材表面的焊接方法。
它适用于修复和加固高温合金536材料表面的损伤或缺陷，提高其使用寿命和性能。
焊接工艺参数温度控制在高温合金536焊接过程中，温度控制是非常重要的。
过低的温度会导致焊缝强度不足，而过高的温度则会引起晶粒长大、硬化等问题。
因此，需要根据具体情况选择合适的预热温度、间隙控制和冷却速率等参数。
气体保护气体保护是保证高温合金536焊接质量的关键之一。
常用的气体保护剂包括纯氢气、氦气和氮气等。
选择适当的气体保护剂可以有效防止焊缝与空气中的氧、水蒸气等反应，减少焊接缺陷的产生。
电流和电压电流和电压是影响高温合金536焊接质量的重要参数。
适当调整电流和电压可以控制焊接速度、焊缝深度和熔化宽度等。
通常情况下，较小直径的焊丝需要较低的电流和较高的电压，而较大直径的焊丝则需要相反的参数。
焊接缺陷及防控措施气孔气孔是高温合金536焊接中常见的缺陷之一。
它们可能由于气体保护不良、材料表面污染、熔化池内部气体释放等原因产生。
为了避免气孔产生，可以采取以下防控措施： - 使用适当的气体保护剂，并确保其流量充足。
电弧焊基础-第三章TIG焊接
引弧时间：10S
直径1.6mm的钨电极，熔断电流约为200A
La2O3(2%)-W 、 Y2O3(2%)-W 、 CeO2(1%) 电 极 ， 形 状 几 乎 未 发 生 变 化 ， 而 ThO2(2%)-W 、 ZrO2(2%)-W、MgO(2%)-W电 极 ，前端产生了熔化变形且内 部出现气孔
电弧焊基础
第三章 钨极氩弧焊
Gas Tungsten Arc Welding
一. TIG 焊接基本原理、硬件设备、特点
1.1 TIG焊接基本原理
• 钨极氩弧焊是以W或W合金材料做电极，在惰性气体 保护下进行的焊接，又称为TIG(Tungsten Inert Gas) 或GTAW（Gas Tungsten Arc Welding）. 非熔化极
He
– 空气中的含量为0.0005%，比空气轻，保护差 – 导热系数大，电弧温度高 – 价格昂贵（矿物） – He+Ar 厚板、高热导、高熔点金属焊接（双层保护气体）
Ar+He
• Ar+O2：金属流动性好，电弧稳定，低氧焊接不锈钢，高氧焊接碳钢 • Ar+H2: 2-5%，焊缝光滑，防止表面氧化，电弧温度高，效率高，焊接 不锈钢、镍基合金、镍铜合金
• 锆钨极：烧损很少，防止污染夹钨，在交流条件下表现良好，当 焊接时其端部能保持圆球状而且电弧比纯钨电极更稳定，尤其是 在高负载的条件下其优越的表现，更是其它电极不可替代的。锆 钨电极同时还具有良好的抗腐蚀性。锆钨电极适用于镁铝及其合 金的交流焊接。 • 镧钨极（黄绿色）：W+1%LaO2 ，焊接性能优良，且导电性能最接 近2％钍钨电极，没有放射性，电焊工不需改变任何焊接操作程序 就能方便快捷的用这种电极替代钍钨电极，因此镧钨电极在欧洲 和日本成为最受欢迎的2％钍钨电极的替代品。镧钨电极主要用于 直流焊接，但用于交流焊接时也表现良好。 • 钇钨极：W+2%Y2O3，在焊接时，弧束细长，压缩程度大，尤其在中 、大电流熔深最大，目前主要用于军工和航空航天工业。
乙烯装置中铬镍高温合金的焊接
乙 烯 工 业
第２ ３卷
２ １ 焊 接方 法的选 择 ．
的 区域 加热 １ ５—２ ０℃ ， 以免 湿 气 冷凝 导 致 焊缝 产
焊接 方法 的选 择是 决 定 能否 焊好 高铬 镍 高温 合金 的关 键 。除 考 虑 焊 接 性 特 点 外 ， 结 合 具 体 应
生 产条件 和结 构特 点 进行 选 择 。裂解 炉炉 管 焊接
由于 Ｎ —Ｃ —Ｆ ｉ ｒ ｅ系 合 金 具 有 两个 敏 化 温 度
区， 敏化状态发生铬等碳化物的沉淀 ， 引起晶界贫
铬现象 ， 致在某 种 介质 中的 晶 间腐 蚀 、 导 应力 腐 蚀 倾 向。在焊 接该 类钢 时 ， 注 意快 速冷 却 ， 免 焊 应 避
接 区域 在 高温 时停 留过长 ， 防止 产生 晶 间腐 蚀 。
高温液 态下 ， 更能溶解较 多的氢 、 、 氧 氮等气 体。 高铬镍高温合金密度大 ， 熔池流动性较差， 响气 影 体的逸 出， 因此易形成气孔 。
１ ３ 焊接 区域 的腐蚀 倾 向 。
１ 高铬 镍高 温合 金焊接 性 分析
高铬镍 高 温 合 金 化 学 成 分 复 杂 ， 使 用 条 件 随 不 同， 合金 具有不 同的组 织 状态 ， 特别 是 含碳 量 及 合 金 含量 增 大 ， 接 接 头 的 质 量 控 制 难 度 加 大 。 焊
收稿 日期 ：０ １ ４一ｏ 。 ２ １ 一ｏ ７
作 者 简 介 ： 武 军 ， ，０ ４年 毕 业 于西 安 石 油 大 学 过 程 装 备 古 男 ２０
这 些合金元 素与基体 中的Ｎ 、 ｅ ｉＦ 作用 ， 生成低熔
与控制工程专业 ， 现从事乙烯装置设备技术工作 ， 工程师 。
石油化工领域镍基高温合金的焊接
Ｉ３．３
Ｉ ７０一 Ｉ４２５ １０３
ｌｎ０∞ ｅ ２５ ８．４４ ４ＩＯ ９．８
Ｉ２．８
Ｉ２９０一 Ｉ３５０ Ｉ２９
ｌｎｅｏｌｏｙＳ００ ７．９４ ５００ １２．４
ｌ４．Ｏ
Ｉ３５５一 Ｉ３ｓ５ １０１
ｌ￣ｅｏｌｏＣｇ２５ ８．Ｉ４ 碳素钢 ７．８６
奥氏体不锈钢 ７．９３
维普资讯
４２
· 焊 接 新材 料 ·
２４卷第 ５期
石 油 化 工 领 域镍 基 高 温 合 金 的焊 接
夏 琳 李 军 张建 君
（中 囤石 油 天 然 气 第 一 建 设 公 司 ，洛 阳 ４７１０２３）
摘 要 详尽 地 阐述 了镍 基 高温合 金 的材 料特 点及 其 在 石 油化 工 领 域 中的应 用 ，针 对镍 基 高 温合 金 焊接 中易产 生 热裂 纹 、晶 间腐蚀 等焊 接缺 陷 ，服役 条件 下 易发 生蠕 变 、渗碳 、氧 化 等影 响使 用 性 能 的 问 题 ，进行 了焊接 性试验 ，确 定 了镍 基高 温合 金焊 接工 艺 ，通 过对 合 成 氨 转 化 炉 、制 氢 转 化 炉 、乙烯 裂 解 炉 中的镍 基高 温合 金 Ｉｎｃｏｎｅ１６２５、Ｉｎｃｏｌｙ８００Ｈ、Ｉｎｃｏｌｙ８２５等．材 料 的焊 接 分 析 ，总结 出镍 基 高 温合 金 的 焊 接 特 点。
Ｎｉ—ｃｒ—Ｆｅ型 合 金 即 Ｉｎｃｏｎｅｌ（Ｉｎｃｏｎｅ１）合 金 ，含 镍 量 较 高 ，大 约 在 ７０％以上 。这 种 材 料具 有 抗 高 温 氧化 和 耐 氯 离 子 介 质 的 应 力 腐 蚀 性 能 。 典 型 材 料 有 Ｉｎ— ｃｏｎｅ１６２５合金 ，从低 温到高温（９８０℃）均具有很高 的强 度 ，良好 的塑 韧性 和 优 良的抗 氧 化性 ，而 且在许 多介 质 中还具 有 良好 的耐 蚀 性 。常 用 作 高 温 下 使 用 的 结 构 件 。
最新人教版高一化学必修1第三章硬质合金和高温合金
硬质合金和高温合金1．硬质合金硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。
另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。
硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。
粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。
制造硬质合金时，选用的原料粉末粒度在1～2微米之间，且纯度很高。
原料按规定组成比例进行配料，加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨，使它们充分混合、粉碎，经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂，再经过干燥、过筛制得混合料。
然后，把混合料制粒、压型，加热到接近粘结金属熔点（1300～1500℃）的时候，硬化相与粘结金属便形成共晶合金。
经过冷却，硬化相分布在粘结金属组成的网格里，彼此紧密地联系在一起，形成一个牢固的整体。
硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越细，则硬度也越大。
硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。
1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10％～20％的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的第一种硬质合金。
用这种合金制成的刀具切削钢材时，刀刃会很快磨损，甚至刃口崩裂。
1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物，改善了刀具切削钢材的性能。
这是硬质合金发展史上的又一成就。
硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。
高温合金焊接方法
高温合金焊接方法
高温合金焊接是一种特殊的焊接方法，主要用于焊接高温合金材料，例如钨合金、钼合金、铬合金等。
这些材料具有高温强度和耐腐蚀性能，因此在航空、航天、能源、化工等领域得到广泛应用。
高温合金焊接方法主要包括氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
其中，氩弧焊是最常用的方法之一。
在氩弧焊中，焊接区域被加热到一定温度，然后使用氩气作为保护气体，保护焊接区域不受氧化和污染。
电子束焊和激光焊则利用高能电子束和激光束将焊接区域加热至高温，从而实现焊接。
高温合金焊接方法的选择取决于材料的类型和工件的形状、尺寸等因素。
在焊接过程中，需要注意控制焊接温度、保护气体流量和焊接速度等参数，以保证焊接质量和稳定性。
同时，也需要对焊接后的工件进行热处理等后续处理，以消除应力和提高材料的性能。
总之，高温合金焊接是一项重要的工艺，对于提高材料的耐高温和耐蚀性能具有重要意义。
在实际应用中，需要结合不同的焊接方法和后续处理技术，以满足不同领域的需要。
- 1 -。
铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺
铁镍基高温合金的焊接性及焊接工艺一、焊接性对于固熔强化的高温合金，主要问题是焊缝结晶裂纹和过热区的晶粒长大，焊接接头的“等强度”等。
对于沉淀强化的高温合金，除了焊缝的结晶裂纹外，还有液化裂纹和再热裂纹；焊接接头的“等强度”问题也很突出，焊缝和热影响区的强度、塑性往往达不到母材金属的水平。
1、焊缝的热裂纹铁镍基合金都具有较大的焊接热裂纹倾向，特别是沉淀强化的合金，溶解度有限的元素Ni和Fe，易在晶界处形成低熔点物质，如Ni—Si，Fe—Nb，Ni—B等；同时对某些杂质非常敏感，如：S、P、Pb、Bi、Sn、Ca等；这些高温合金易形成方向性强的单项奥氏体柱状晶，促使杂质偏析；这些高温合金的线膨胀系数很大，易形成较大的焊接应力。
实践证明，沉淀强化的合金比固熔强化合金具有更大的热裂倾向。
影响焊缝产生热裂纹的因素有：①合金系统特性的影响。
凝固温度区间越大，且固相线低的合金，结晶裂纹倾向越大。
如：N—155（30Cr17Ni15Co12Mo3Nb），而S—590（40Cr20Ni20Co20Mo4W4Nb4）裂纹倾向就较小。
②焊缝中合金元素的影响。
采用不同的焊材，焊缝的热裂倾向有很大的差别。
如铁基合金Cr15Ni40W5Mo2Al2Ti3在TIG焊时，选用与母材合金同质的焊丝，即焊缝含有γ／形成元素，结果焊缝产生结晶裂纹；而选用固熔强化型HGH113，Ni—Cr—Mo系焊丝，含有较多的Mo，Mo在高Ni合金中具有很高的溶解度，不会形成易熔物质，故也不会引起热裂纹。
含Mo量越高，焊缝的热裂倾向越小；同时Mo还能提高固熔体的扩散激活能，而阻止形成正亚晶界裂纹（多元化裂纹）。
B、Si、Mn含量降低，Ni、Ti成分增加，裂纹减少。
③变质剂的影响。
用变质剂细化焊缝一次结晶组织，能明显减少热裂倾向。
④杂质元素的影响。
有害杂质元素，S、P、B等，常常是焊缝产生热裂纹的原因。
⑤焊接工艺的影响。
焊接接头具有较大的拘束应力，促使焊缝热裂倾向大。
高温合金的钎焊
高温合金的钎焊1 高温合金可分为以下几类1.1铁基高温合金如GH132，它属于时效硬化奥氏体合金，可制造 700℃以下工作的工件。
1.2铁镍基高温合金如 K14，用于 900℃以下燃气涡轮导向叶片或工作叶片。
1.3 镍基高温合金，绝大部分高温合金均属于镍基合金，它们用来制造火焰筒，燃烧室和加力燃烧室，涡轮工作叶片和导向叶片等。
1.4钴基合金在我国应用较少。
1.5用于钎焊结构的一些高温合金的成分、牌号和热处理规范列于表1。
表1 高温合金成分、牌号和热处理规范2 钎焊特点2.1高温合金含有较多的铬，表面的 Cr2O3比较难以去除。
钎焊高温合金时，很少采用钎剂，因为钎剂中的硼酸和硼砂同母材作用后产生硼向母材渗入的现象，造成各种缺陷。
所以高温合金绝大多数都用气体保护钎焊和真空钎焊。
同时对保护气体的纯度要求很高。
2.2对于一些含铝、钛量高的高温合金来说，如GH33、GH37、GH132、K3、K14、K17等，它们的表面除了形成Cr2O3外，还有A123和TiO2等氧化物，这二种氧化物无论是在氢气或氩气保护下钎焊均不能去除，必须采取一些其它措施。
含铝、钛高的合金最适宜于真空钎焊，此时，可得到光洁的表面，确保钎料很好铺展。
2.3 高温合金都在淬火状态下使用，有的还要经过时效处理，以保证获得最佳性能。
因此对这些合金的钎焊温度应选择尽量与它们的淬火温度一致。
钎焊温度过高，会影响其性能，例如，与 GH33成分相接近的Incone1702合金，经1220℃钎焊和正常热处理后的性能示于图1。
由于钎焊温度比正常淬火温度高得多，钎焊后虽经热处理，但在各种温度下合金的强度要比未经钎焊的低得多。
图1 Incone1702合金机械性能与温度的关系1—正常热处理 2—1220℃钎焊＋正常热处理2.4 而对于GH37、K3等固溶处理温度较高(1200℃左右)的合金来说，经1200℃钎焊加热后，对合金性能没有影响。
2.5 对时效硬化合金来说，钎焊后还应按照规定的规范进行时效处理。
管道高温合金管道焊接的工艺
高温合金管道的焊接工艺主要包括焊前准备、焊接方法的选择和焊接参数的确定等步骤。
以下是一些建议的工艺步骤：
焊前准备：清理管道表面，确保无油污、无氧化物等杂质。
对于坡口处理，需要保证坡口形式、尺寸和精度满足焊接要求。
同时，对焊接区域进行预热，以减少焊接过程中产生的热应力。
焊接方法的选择：根据高温合金的特性和管道厚度，选择合适的焊接方法。
常用的焊接方法包括手工电弧焊、气体保护焊和电阻焊等。
在高温合金管道焊接中，通常选择气体保护焊，如钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊等，以保证焊接质量。
焊接参数的确定：根据焊接方法和管道材质，确定合适的焊接参数，如电流、电压、焊接速度和焊接顺序等。
这些参数的选择直接影响到焊接质量和效率。
焊接过程控制：在焊接过程中，要严格控制焊接速度和焊接温度，避免产生热裂纹和未熔合等缺陷。
同时，注意保护焊接区域免受氧化和污染。
焊后处理：焊接完成后，对焊缝进行外观检查和无损检测，确保焊缝质量符合要求。
对焊接区域进行消应力热处理，以消除焊接过程中产生的残余应力。
总之，高温合金管道的焊接工艺需要综合考虑材料特性、焊接方法和焊接参数等因素，以确保焊接质量和效率。
在实际操作中，还需根据具体情况进行调整和优化。
第三章(高温合金的焊接)
60年代初，先后研制成功GH4037、GH3039、GH3044、GH4049 、GH3128、K417等高温合金，至70年代初，我国高温合金的生产 试制和研究已经初具规模。
70年代以后，我国开始引进欧美发动机WS-8、WS-9、WZ-6、 WZ-8，并研制生产出WP-13 等发动机，相应引进和试制了一批欧美体 系的高温合金，并按欧美标准进行质量管理和生产，使我国高温合金 生产水平接近西方工业国家的水平。与此同时，我国自行研究和开发 了一批新的镍基高温合金，如GH4133、GH4133B、GH3128、GH170、 K405、K423A、K419和537等。
● Al、Ti同时存在，部分Ti代替Al， γ′相变为Ni3（Al， Ti），Ti促进γ′相变析出，并提高γ′相的强度；。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多，合金高温性 能越高；
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素，不同程度地进入 γ′，使合金的热稳定性提高；
● Ni基合金中Fe控制得很低。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具体归纳为： (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素，加入到镍的固溶体中时，将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响，利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入，还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据，1956年我国正式 开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，WP-5火焰筒 ，有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务，1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底，继GH3030合金之后，WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
70年代以后，我国开始引进欧美发动机WS-8、WS-9、WZ-6、 WZ-8，并研制生产出WP-13 等发动机，相应引进和试制了一批欧美体 系的高温合金，并按欧美标准进行质量管理和生产，使我国高温合金 生产水平接近西方工业国家的水平。与此同时，我国自行研究和开发 了一批新的镍基高温合金，如GH4133、GH4133B、GH3128、GH170、 K405、K423A、K419和537等。
● Al、Ti同时存在，部分Ti代替Al， γ′相变为Ni3（Al， Ti），Ti促进γ′相变析出，并提高γ′相的强度；。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多，合金高温性 能越高；
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素，不同程度地进入 γ′，使合金的热稳定性提高；
● Ni基合金中Fe控制得很低。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
具体归纳为： (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素，加入到镍的固溶体中时，将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响，利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入，还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据，1956年我国正式 开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，WP-5火焰筒 ，有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务，1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底，继GH3030合金之后，WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
材料加工工艺第三章 焊接技术
钎焊：利用某些熔点低于被连接构件材料的钎料金属(连接媒介物)加 热熔化，在未熔的焊件连接界面上铺展润湿，与母体相互扩散然后 冷却结晶形成结合的方法。火焰钎焊、浸渍钎焊、电阻钎焊、感应 钎焊、炉中钎焊、电弧钎焊。
材料工艺基础（焊接技术）
4
3.2.2 熔化焊接
(1) 氧－乙炔火焰焊（气焊）
可用于焊接大部分黑色金 属和有色金属工件，具有 设备简单，操作灵活，成 本低等优点，应用广泛。
特点：飞溅少，电弧稳定， 焊缝成形美观；焊丝熔敷速 度快，生产率高；调整焊剂 成分，可焊接多种材料；抗 气孔能力较强。但药芯焊丝 制造较困难，且容易变潮， 使用前应烘烤。
焊接材料：碳钢、低合金钢、不锈钢等
材料工艺基础（焊接技术）
14
(5) 电渣焊
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行 焊接的一种熔焊方法。
① 焊接温度低 ② 可焊接各种金属及合金 ③ 可焊接厚度差别很大的焊件
单件生产率低 焊前对焊件表面的加工清理和装配精度要求十分严格
在航空工业中，用扩散焊制成的钛制品可以代替多种制品、 火箭发动机喷嘴耐热合金与陶瓷的焊接。 机械制造工业中，将硬质合金刀片镶嵌到重型刀具上等。
材料工艺基础（焊接技术）
材料工艺基础（焊接技术）
29
滚焊视频
材料工艺基础（焊接技术）
30
(3) 对焊
利用焊件端面的电阻热，使断面达到热塑性状态，施加顶 压力实现焊接。可分为电阻对焊和闪光对焊。
材料工艺基础（焊接技术）
31
(4) 摩擦焊
利用焊件接触端面 相互摩擦产生的热 量，使端面达到热 塑性状态，然后迅 速施加顶锻力，实 现焊接的一种固相 压焊方法。
材料工艺基础（焊接技术）
材料工艺基础（焊接技术）
4
3.2.2 熔化焊接
(1) 氧－乙炔火焰焊（气焊）
可用于焊接大部分黑色金 属和有色金属工件，具有 设备简单，操作灵活，成 本低等优点，应用广泛。
特点：飞溅少，电弧稳定， 焊缝成形美观；焊丝熔敷速 度快，生产率高；调整焊剂 成分，可焊接多种材料；抗 气孔能力较强。但药芯焊丝 制造较困难，且容易变潮， 使用前应烘烤。
焊接材料：碳钢、低合金钢、不锈钢等
材料工艺基础（焊接技术）
14
(5) 电渣焊
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源进行 焊接的一种熔焊方法。
① 焊接温度低 ② 可焊接各种金属及合金 ③ 可焊接厚度差别很大的焊件
单件生产率低 焊前对焊件表面的加工清理和装配精度要求十分严格
在航空工业中，用扩散焊制成的钛制品可以代替多种制品、 火箭发动机喷嘴耐热合金与陶瓷的焊接。 机械制造工业中，将硬质合金刀片镶嵌到重型刀具上等。
材料工艺基础（焊接技术）
材料工艺基础（焊接技术）
29
滚焊视频
材料工艺基础（焊接技术）
30
(3) 对焊
利用焊件端面的电阻热，使断面达到热塑性状态，施加顶 压力实现焊接。可分为电阻对焊和闪光对焊。
材料工艺基础（焊接技术）
31
(4) 摩擦焊
利用焊件接触端面 相互摩擦产生的热 量，使端面达到热 塑性状态，然后迅 速施加顶锻力，实 现焊接的一种固相 压焊方法。
材料工艺基础（焊接技术）
高温合金及锌的焊接
高温合金及锌的焊接引言本文档旨在探讨高温合金及锌的焊接技术。
高温合金在高温环境下具有良好的耐热性能，而锌是一种常用的金属材料，二者的焊接技术对于工业制造和维修工作具有重要意义。
本文将介绍高温合金及锌的焊接过程和技术要点。
高温合金的焊接高温合金包括各种镍基合金、钴基合金和铁基合金等。
其耐高温性能是由于合金中添加了稀土元素、高熔点金属或其他合金元素。
高温合金的焊接需要特殊的焊接材料和工艺。
焊接材料选择合适的焊接材料对于高温合金的焊接至关重要。
通常使用与被焊接材料相似或相容的焊丝或焊条。
焊接材料的选择要考虑到合金成分、焊接性能以及所需的焊接强度。
焊接工艺高温合金的焊接工艺中需要注意以下几点：1. 预热：预热可以提高焊缝的质量和焊接材料的变形性能。
预热温度可以根据具体合金材料的要求进行调整。
2. 保护气体：在焊接过程中，使用适当的保护气体可以减少氧、氮等气体的侵入，防止氧化和杂质的形成。
3. 焊接电流和电压：根据高温合金的特性和焊接材料的规格，选择适当的焊接电流和电压。
4. 后处理：焊接完成后，需要进行适当的后处理，例如退火和热处理，以确保焊接接头的强度和性能。
锌的焊接锌是一种常见的金属，广泛应用于工业和日常生活中。
锌的焊接工艺相对简单，但仍需要注意以下要点：焊接材料对于普通锌材料的焊接，通常使用锌焊丝或锌焊条作为焊接材料。
选择与被焊接材料相同或相似的焊接材料可以提高焊接接头的质量。
焊接工艺锌的焊接工艺相对简单，主要包括以下几个步骤：1. 清洁表面：在焊接前，需要清洁被焊接材料的表面，以去除表面的氧化物和污垢。
2. 焊接操作：在适当的焊接温度下，使用锌焊丝或锌焊条进行焊接。
根据需要可以选择不同的焊接方式，如手工电弧焊、气焊等。
3. 焊接保护：在焊接过程中，使用适当的焊接保护剂可以减少氧化和杂质的形成。
4. 后处理：焊接完成后，根据需要进行后处理，如清洗、抛光等，以提高焊接接头的质量。
结论高温合金及锌的焊接技术对于工业制造和维修工作具有重要意义。
高温合金焊接工艺
高温合金焊接工艺我想跟你们唠唠高温合金焊接工艺这事儿，那可真是个超级有趣又超级重要的领域。
你知道高温合金不？这玩意儿就像是金属界的超级英雄。
在那些高温、高压，还特恶劣的环境里，普通金属早就哭爹喊娘，变软变形了，高温合金却能像个硬汉一样，稳稳地坚守岗位。
就好比在一场大火里，普通的木头瞬间化为灰烬，而防火的石棉却能安然无恙，高温合金在极端环境下就类似石棉在大火中的角色。
那这么厉害的高温合金，要把它们连接起来，这焊接工艺可就大有讲究了。
我有个朋友，小李，他就在一家航空制造企业里搞这个高温合金焊接。
他跟我说，这就像是给两个超级英雄牵红线，得小心翼翼，还得讲究方法。
首先得选对焊接方法。
你要是瞎选一气，那就好比给牛喂鱼饲料，根本不搭调嘛。
常见的焊接方法像钨极惰性气体保护焊（TIG焊），就像是一个温柔的使者。
它用惰性气体把焊接区域保护起来，就像给高温合金的焊接处盖了一层保护罩，不让那些杂质、空气啥的来捣乱。
不过这TIG焊速度有点慢，就像一个慢性子的老工匠，精雕细琢但耗时。
还有等离子弧焊，这方法可就有点像个能量小子。
它能量集中，焊接的深度比较深，就像一把犀利的剑，一下子就能穿透到高温合金的深处，让它们紧密相连。
但是呢，这对操作的要求也高，你要是技术不到家，就像一个刚学走路的孩子去跑马拉松，肯定要摔跟头。
我记得有一次去小李的工作间，看到他们在做高温合金焊接的试验。
那里面的设备琳琅满目，我就像刘姥姥进大观园一样。
我看到有个老师傅正在跟几个年轻的学徒讲解焊接前的准备工作。
老师傅就说：“你们可别小瞧了这个准备工作，这就像是打仗前的排兵布阵。
”他说要先把高温合金的表面清理得干干净净，不能有油污、铁锈啥的。
这就好比给两个要牵手的人把手洗干净，不然脏东西夹在中间，能牵得紧吗？而且焊接材料的选择也至关重要，就像给两个人选合适的红线，要根据高温合金的种类、性能等来挑选。
在焊接的过程中，温度控制简直是关键中的关键。
高温合金嘛，本来就是耐高温的，但是焊接的时候温度要是高过了头，那就像把蛋糕烤焦了一样，整个性能都会被破坏。
高温合金的焊接性
高温合金的焊接性1 引言高温合金是航空发动机的关键材料，而镍基及镍铁基高温合金是目前高温合金结构材料的重要组成部分,镍基高温合金由于具有优异的耐热性及耐腐蚀性，被称之为“航空发动机的心脏”，具有组织稳定、工作温度高、合金化能力强等特点，目前已成为航空航天、军工、舰艇燃气机、火箭发动机所必须的重要金属材料，同时在高温化学、原子能工业及地面涡轮等领域得到了广泛的应用。
据统计，在国外一些先进的飞机发动机中,高温合金的用量已达发动机重量的55%～60%。
用于制造涡轮叶片的材料主要是镍基高温合金，同时镍基高温合金还是目前航空发动机和工业燃汽轮机等热端部件的主要用材，在先进发动机中这种合金的重量占50%以上。
从高温合金的发展史来看，高温合金经历了变形高温合金、普通铸造高温合金、定向凝固高温合金、单晶高温合金4个阶段。
低膨胀高温合金具有高强度和低膨胀系数相结合的独特性能, 有良好的冷热疲劳性能, 耐热冲击、抗高压氢脆。
自70年代开始研究开发低膨胀高温合金以来, 相继有十几种不同类型的低膨胀高温合金问世, 并被广泛用于航空航天工业中。
航空工业上低膨胀高温合金主要用于涡轮发动机机匣、涡轮外环以及封严圈、蜂窝支撑环等零部件的制造, 以缩小叶片与机匣、封套之间的间隙, 降低燃气损失, 提高发动机的推力和效率。
美国的CFM—56、V—2500 和F101发动机都大量采用这类合金,有的用量已达到发动机质量的25%。
航天工业上采用这类合金制造宇宙飞船和火箭发动机的主燃烧室、涡轮泵和喷嘴等零件。
低膨胀高温合金的应用不可避免要涉及到焊接加工。
已有的研究表明, 这类合金焊接时存在一定的焊缝结晶裂纹和热影响区微裂纹倾向。
这不仅会限制新材料的应用范围, 还有可能引发再热裂纹和疲劳裂纹造成产品的报废, 甚至给飞机的安全飞行埋下严重隐患。
因此, 开展低膨胀高温合金的焊接性研究, 研究其焊接裂纹的形成机理、影响因素和控制措施,不仅能够丰富焊接裂纹理论, 而且对于提高航空航天发动机的可靠性和安全性有着重要意义。
k403高温合金焊接工艺
k403高温合金焊接工艺K403高温合金焊接工艺引言：K403高温合金是一种具有优异高温性能的合金材料，广泛应用于航空航天、石油化工、电力等领域。
然而，由于其高温性能优异，使得其焊接工艺相对较为复杂。
本文将介绍K403高温合金的焊接工艺及其注意事项。
一、焊接前的准备工作1. 材料准备：选取合适的K403高温合金焊材，确保焊接接头的高温性能与母材相匹配。
2. 清洁表面：焊接前需将母材表面进行清洁处理，以去除油污、氧化物等杂质，确保焊接接头的质量。
3. 预热处理：对于较厚的母材，可进行预热处理，以减小焊接时的温度梯度，降低热应力。
二、焊接工艺选择1. TIG焊接：TIG焊接是一种常用的焊接方法，适用于对焊接质量要求较高的情况。
在TIG焊接过程中，应注意控制焊接电流、焊接速度和焊接电弧的稳定性，以避免焊接缺陷的产生。
2. 离子束焊接：离子束焊接是一种高能束焊接技术，适用于K403高温合金的焊接。
离子束焊接具有能量高、热输入低、热影响区小等优点，能够实现高质量的焊接接头。
三、焊接参数控制1. 焊接电流：焊接电流是影响焊接质量的关键参数之一，过大或过小的电流都会导致焊接缺陷的产生。
应根据母材的厚度和焊接接头的要求，合理选择焊接电流。
2. 焊接速度：焊接速度的选择与焊接电流密切相关。
过快的焊接速度会导致焊缝不充分，焊接质量下降；过慢的焊接速度则会导致过热区域扩大，产生过多的热应力。
应根据实际情况，选择合适的焊接速度。
3. 焊接温度：焊接温度是影响焊接质量的重要参数，过高的温度会导致焊接接头的烧穿，过低的温度则会导致焊缝不充实。
应根据焊接材料的熔点和焊接接头的要求，控制焊接温度。
四、焊接接头的质量检测1. 可视检测：通过目视观察焊缝表面的形态和颜色，检查是否存在焊接缺陷，如气孔、裂纹等。
2. X射线检测：利用X射线技术对焊接接头进行检测，可以发现隐蔽的焊接缺陷，如夹杂、未熔合等。
3. 超声波检测：利用超声波技术对焊接接头进行检测，可以发现焊接接头内部的缺陷，如气孔、夹杂等。
高温合金钎焊
：
接头设计 ：
推荐采用搭接接头，通过调整搭接长度，提高接头强度。
搭接长度：一般为组成接头中薄件厚度的 3倍，在700℃ 以下工作的接头，可增加到薄件厚度的5倍。 装配间隙：0.02-0.15mm
钎焊工艺;
焊前清理焊件和钎料表面氧化物、油污和其他污染物； 焊件精密装配，保证装配间隙，控制钎料加入量； 高温合金推荐为固溶或退火状态，尤其对Al、Ti含量较高 的时效强化合金。 钎焊温度 : 一般高于钎料液相线 30-50 ℃ 流动性较差钎料 高出100℃ 保温时间：根据母材特性、钎焊温度、装炉质量等确定
钎焊工艺
钎焊温度;一般高于正常钎焊温度10℃左右 温度过低：钎料与合金粉作用很弱，钎料中的B很少扩散， 使钎缝中形成很多B化物脆性相； 温度过高：钎料与合金粉相互溶解，钎料中B向合金粉的 扩散强，钎缝中Ni的固溶体比例增加，大块的Ni-B化物共 晶消除，改善了钎缝组织 保温时间：比正常钎焊的保温时间长 保温时间短 : 钎料与合金粉作用不充分，易出现大块共 晶组织，孔洞缺陷也多； 保温时间充分：组织均匀，缺陷减少。
钎料：
选择原则： 1、首先考虑钎焊部位工作条件与要求，如使用温度、工 作介质、承受何种应力 2、母材特性热处理要求 3 、接头形式、焊接部位厚度、装配间隙 焊后加工处理 等
钎料种类：
一、镍基、钴基钎料 良好的抗氧化、耐腐蚀性、热强性 较好的钎焊工艺性能、不会产生裂纹 适用于高温合金部件的钎焊，是应用最多的钎料
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镍基钎料：Ni +Cr、Mn、Co形成固溶体 Ni +B、Si、P、C形成共晶体 提高钎料高温强度和湿润能力。 钴基钎料： Co-Cr-B 系，再加适量的 Si 、 W ，以降低钎料 熔点、提高高温性能。 钎料形态 : 钎料中含较多的 B 、 Si 、 P 元素，形成化合物脆 性相，使钎料变形能力较差，不能制成丝或箔材，通常以粉 末状供应。
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焊接过程中合金不发生相变，故对结晶裂纹无直接影响。
微量元素聚集于晶界，形成低熔点共晶组织，导致裂纹敏感 性增大。
其中，S、P、C、B明显增加裂纹敏感性； Si、Mg稍微增大裂纹敏感性。
铝钛含量较低（＜4%）的沉淀强化高温合金：中等结晶裂 纹敏感性，裂纹敏感系数K=10%~15%，属于可焊合金，适于制造 结构简单的焊接件。
40多年来，结合我国航空发动机研制和生产的需要，研究、 试制和生产了100多种高温合金，总计产量达6万吨左右。从60年代开 始，为适应我国航天工业的发展，先后为各种火箭发动机研制了一批 高温合金，其中有些是专为航天工业的需要而开发的。1964年，高温 合金开始推广应用到民用工业部门，如柴油机增压涡轮、地面燃气轮 机、烟气轮机、核反应堆燃料空位格架等等，并相继开发出一批高温 耐磨和高温耐蚀的高温合金。
晶界强化元素：B、Zr、Hf、Mg、La、Ce等 ① B：微量B在晶界偏聚，减少晶界缺陷，提高晶界强度，
改善晶界形状，防止晶界片状、胞状相析出，提高合金热强 性和持久寿命。
② Zr：Zr的作用与B相似，但比B稍弱。 ③ Mg：微量Mg偏聚于晶界和相界，使晶界碳化物球化， 抑制晶界滑移，减少楔形裂纹形成，从而改善合金塑性和蠕 变性能。 ④ Hf：改善晶界和枝晶状态，降低热裂纹倾向，提高合 金室温和高C6型碳化物，提高合金高温持久性
W、Mo：① 强的固溶强化元素。W、Mo提高原子结合力，产生 晶格畸变，提高扩散激活能，减缓扩散过程，同时合金的再结晶 温度升高，从而提高合金高温性能。
② 碳化物形成元素。主要形成M6C碳化物，沿晶界分 布可对合金强化起更大作用。
Co： ① 降低基体层错能，提高持久强度，减小蠕变速率。 ② 稳定合金组织，减小有害相的析出。
3.1 高温合金的分类与性能
3.1.1 高温合金的分类 高温合金：以Fe、Ni、Co为基体的能够承受较大应力和具有
良好表面稳定性的高温环境下服役的合金。一般要求能在600℃以 上高温抗氧化和抗腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作。
① 按合金成分：铁基、镍基、钴基高温合金 ② 按强化方式：固溶强化、沉淀强化高温合金 ③ 按生产工艺：变形、铸造、粉末冶金、机械合金化高温合金。 此外还有新的制备工艺，如定向凝固、单晶、氧化物弥散强化等。
稳定质点：① 液态凝固时析出 ② 粉末冶金方法机械加入
沉淀强化型高温合金第二相：Ni3Al型γ′相和Ni3Nb型γ〃相 ① γ′相 γ′相为Ni3Al型面心立方晶体，与基体结构相同，为共格 析出； γ′相十分稳定，有较高的强度和良好的塑性，其数量、 大小和形貌容易控制； γ′相还可以被强化。
Al和Ti是时效强化的Fe基和Ni基高温合金中形成γ′相的基 本成分。
在高温合金发展过程中，工艺对合金的发展起着极大的推进 作用。 40 年代到 50 年代中期，主要是通过合金成分的调整来 提高合金的性能。 50 年代真空熔炼技术的出现，合金中有害杂 质和气体的去除，特别是合金成分的精确控制，使高温合金前进 了一大步，出现了一大批如 Mar-M200, Inl00 和 B1900 等高性 能的铸造高温合金。进入 60 年代以后，定向凝固、单晶合金、 粉末冶金、机械合金化、陶瓷过滤等温锻造等新型工艺的研究开 发蓬勃发展，成为高温合金发展的主要推动力，其中定向凝固工 艺所起的作用尤为重要，采用定向凝固工艺研制出的单晶合金， 其使用温度接近合金熔点的 90% ，各国先进航空发动机无不采 用单晶高温合金涡轮叶片。
温攀移过程来提高合金的热强性。
⑵ 第二相强化：它又分为时效析出沉淀强化、铸造第二相骨架 强化和弥散质点强化等。利用细小均匀分布的稳定质点阻碍位错 运动，而实现高温强化目的。本质上说，第二相强化是通过第二 相的应力场对位错的阻碍作用、位错攀移、切割第二相以及位错 弯曲绕过第二相时的阻碍作用，使高温滑移变形或扩散变形困难 来实现强化。
1939 年英国 Mond 镍公司 ( 后称国际镍公司 ) 首先研 制成一种低 C 且含 Ti 的镍基合金 Nimonic75 ，准备用作 Whitle 发动机的涡轮叶片，但不久性能更优越的合金 Nimonic80 问世，该合金含铝和钛，蠕变温度至少比 Nimonic75 高 50℃ , 1942 年，这种合金成功的被用作涡轮 喷气发动机的叶片材料，成为最早的 Ni3(A1,Ti) 强化的涡 轮叶片材料。此后，该公司的合金中加入硼、锆、钴、钼等 合金元素，相继开发了Nimonic80A, Nimonic90 等合金形成
Nimonic 合金系列。
美国对铸造合金的发展有一定的贡献， 1932 年美国 Hall iwell 开发了含铝、钛的弥散强化型镍基合金 K42B ，该合金在 40 年代初被用以制造活塞式航空发动机的增压涡轮。美国从 1941 年以后发展航空燃气涡轮， HastelloyB 镍基合金 1942 年用于 GE公司的 Bellp-59 喷气发动机及其后的 1-40 喷气发 动机。 1944 年西屋公司的Yan keel19A 发动机则采用了钴基合 金 HS23 精密铸造叶片，其生产效率高于锻造叶片。 1950 年美 国出兵朝鲜，由于钴的资源短缺，镍基合金得到发展并被广泛用 作涡轮叶片。在这一时期，美国的 PW 公司， GE 公司和特殊金 属公司分别开发出了 Waspal loy, M-252 和 Udm it500 等合金 ，并在这些合金发展基础上，形成了 Inconel, Mar-M 和 Udmit 等牌号系列。
3.1.3 高温合金的性能和应用
⑴ 性能：主要为室温和高温下的强度、塑性和工作温度下的持 久性能。
高温合金制件：棒材、板材、盘材、丝材、环形件、精密 铸件等。 ⑵ 应用：涡轮发动机的高温部件，如燃烧室火焰筒、点火器和 机匣、加热燃烧室的加热屏、涡轮燃气导管等。
A.800℃：GH3039、GH1140 B.900℃：GH1015、GH1016、GH1131、GH3044、
具体归纳为： (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素，加入到镍的固溶体中时，将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响，利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入，还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据，1956年我国正式 开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，WP-5火焰筒 ，有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务，1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底，继GH3030合金之后，WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
GH3044、GH3039
3.2 高温合金的焊接性
3.2.1 高温合金的裂纹敏感性 ⑴ 结晶裂纹： ① 结晶裂纹敏感性程度：
固溶强化高温合金：较小的结晶裂纹敏感性，裂纹敏感系数 K＜10%，适于制造复杂形状的焊接构件。
固溶强化型高温合金中的强化元素W、Mo、Cr、Co、Al等在 Ni中溶解度很大，几乎全部溶入基体，形成面心立方γ固溶体。
铝钛含量高的沉淀强化合金和铸造高温合金：较大的结晶 裂纹敏感性，裂纹敏感系数K＞15%，属于难焊合金，不适于 制造熔焊的焊接构件，只适于用真空钎焊和扩散焊等特殊焊 接工艺。
沉淀强化型高温合金和铸造高温合金裂纹敏感性随B、C含 量的增加而增大。
在先进的航空发动机中，高温合金占发动机材料的 40% - 60% 。几十年来 ，航空发动机用高温材料的承温能力由750 ℃提高到90年代的1200 ℃左右。应 该说，这一巨大成就是叶片合金、铸造工艺、叶片设计和加工以及表面涂层各 方面共同发展做出的贡献。高温合金的工作环境复杂，温度：从 600 ℃ 到目 前最高涡轮进口设计温度 1701 ℃ 左右；热时间：从火箭导弹的数分钟到原子 能反应堆的几十万小时；燃料与气氛：有航空煤油、各类柴油、重油、天然气 、煤粉、各种炽热废气、液态金属 ( 如钠 ) 等。各种燃料含有不同种类不同 程度的杂质，如硫、钒、钾、钠、碳等，经燃烧后会生成诸如 SO2, SO3,H2S, Na2SO4, V2O5, CO, C02, 02等气体与液体产物，这些反应生成物将引起合金的氧 化、硫化、碳化 ( 增碳 ) 、腐蚀及它们之间的相互作用在燃气轮机条件下氧 势高、硫势低，所以在高温合金表面一般可形成具有保护作用的 A12O3或Cr2O3 氧化皮。但是在煤气化场合，由于氧势很低而硫势较高，这时合金表面不形成 A12O3或Cr2O3保护膜。如何解决还原气氛下工作是高温合金目前遇到的一个十分 棘手的问题。
② γ〃相
γ〃相是以Nb代替Al的Ni3Nb相，该相为亚稳定强化相， 在中温时稳定，故在中温条件下合金具有较高的强度和良 好的塑性。
⑶ 晶界强化：利用微量元素在晶界偏聚和改善晶界状态等方 式来实现高温强化目的。
合金承受应力发生变形时，微观变形反映在晶内和晶界变形。 室温下，晶内变形大于晶界变形 高温下，晶界变形大于晶内变形，且随着变形速率的降低， 晶界变形的比例增加。
● Al、Ti同时存在，部分Ti代替Al， γ′相变为Ni3（Al， Ti），Ti促进γ′相变析出，并提高γ′相的强度；。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多，合金高温性 能越高；
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素，不同程度地进入 γ′，使合金的热稳定性提高；
● Ni基合金中Fe控制得很低。
GH99 C.980℃：GH170、GH188
A.涡轮部件中的涡轮盘：GH4169、GH4133 B.涡轮叶片和导向叶片：K403、K417、K6C、
DZ22、DZ125等 C.燃汽轮机中的叶片：K413、K218、GH864 D.柴油机增压涡轮：K218 E.石化乙烯裂解高温部件：GH180、GH600 F.冶金连轧导板、炉子套管：K12、GH128、
微量元素聚集于晶界，形成低熔点共晶组织，导致裂纹敏感 性增大。
其中，S、P、C、B明显增加裂纹敏感性； Si、Mg稍微增大裂纹敏感性。
铝钛含量较低（＜4%）的沉淀强化高温合金：中等结晶裂 纹敏感性，裂纹敏感系数K=10%~15%，属于可焊合金，适于制造 结构简单的焊接件。
40多年来，结合我国航空发动机研制和生产的需要，研究、 试制和生产了100多种高温合金，总计产量达6万吨左右。从60年代开 始，为适应我国航天工业的发展，先后为各种火箭发动机研制了一批 高温合金，其中有些是专为航天工业的需要而开发的。1964年，高温 合金开始推广应用到民用工业部门，如柴油机增压涡轮、地面燃气轮 机、烟气轮机、核反应堆燃料空位格架等等，并相继开发出一批高温 耐磨和高温耐蚀的高温合金。
晶界强化元素：B、Zr、Hf、Mg、La、Ce等 ① B：微量B在晶界偏聚，减少晶界缺陷，提高晶界强度，
改善晶界形状，防止晶界片状、胞状相析出，提高合金热强 性和持久寿命。
② Zr：Zr的作用与B相似，但比B稍弱。 ③ Mg：微量Mg偏聚于晶界和相界，使晶界碳化物球化， 抑制晶界滑移，减少楔形裂纹形成，从而改善合金塑性和蠕 变性能。 ④ Hf：改善晶界和枝晶状态，降低热裂纹倾向，提高合 金室温和高C6型碳化物，提高合金高温持久性
W、Mo：① 强的固溶强化元素。W、Mo提高原子结合力，产生 晶格畸变，提高扩散激活能，减缓扩散过程，同时合金的再结晶 温度升高，从而提高合金高温性能。
② 碳化物形成元素。主要形成M6C碳化物，沿晶界分 布可对合金强化起更大作用。
Co： ① 降低基体层错能，提高持久强度，减小蠕变速率。 ② 稳定合金组织，减小有害相的析出。
3.1 高温合金的分类与性能
3.1.1 高温合金的分类 高温合金：以Fe、Ni、Co为基体的能够承受较大应力和具有
良好表面稳定性的高温环境下服役的合金。一般要求能在600℃以 上高温抗氧化和抗腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作。
① 按合金成分：铁基、镍基、钴基高温合金 ② 按强化方式：固溶强化、沉淀强化高温合金 ③ 按生产工艺：变形、铸造、粉末冶金、机械合金化高温合金。 此外还有新的制备工艺，如定向凝固、单晶、氧化物弥散强化等。
稳定质点：① 液态凝固时析出 ② 粉末冶金方法机械加入
沉淀强化型高温合金第二相：Ni3Al型γ′相和Ni3Nb型γ〃相 ① γ′相 γ′相为Ni3Al型面心立方晶体，与基体结构相同，为共格 析出； γ′相十分稳定，有较高的强度和良好的塑性，其数量、 大小和形貌容易控制； γ′相还可以被强化。
Al和Ti是时效强化的Fe基和Ni基高温合金中形成γ′相的基 本成分。
在高温合金发展过程中，工艺对合金的发展起着极大的推进 作用。 40 年代到 50 年代中期，主要是通过合金成分的调整来 提高合金的性能。 50 年代真空熔炼技术的出现，合金中有害杂 质和气体的去除，特别是合金成分的精确控制，使高温合金前进 了一大步，出现了一大批如 Mar-M200, Inl00 和 B1900 等高性 能的铸造高温合金。进入 60 年代以后，定向凝固、单晶合金、 粉末冶金、机械合金化、陶瓷过滤等温锻造等新型工艺的研究开 发蓬勃发展，成为高温合金发展的主要推动力，其中定向凝固工 艺所起的作用尤为重要，采用定向凝固工艺研制出的单晶合金， 其使用温度接近合金熔点的 90% ，各国先进航空发动机无不采 用单晶高温合金涡轮叶片。
温攀移过程来提高合金的热强性。
⑵ 第二相强化：它又分为时效析出沉淀强化、铸造第二相骨架 强化和弥散质点强化等。利用细小均匀分布的稳定质点阻碍位错 运动，而实现高温强化目的。本质上说，第二相强化是通过第二 相的应力场对位错的阻碍作用、位错攀移、切割第二相以及位错 弯曲绕过第二相时的阻碍作用，使高温滑移变形或扩散变形困难 来实现强化。
1939 年英国 Mond 镍公司 ( 后称国际镍公司 ) 首先研 制成一种低 C 且含 Ti 的镍基合金 Nimonic75 ，准备用作 Whitle 发动机的涡轮叶片，但不久性能更优越的合金 Nimonic80 问世，该合金含铝和钛，蠕变温度至少比 Nimonic75 高 50℃ , 1942 年，这种合金成功的被用作涡轮 喷气发动机的叶片材料，成为最早的 Ni3(A1,Ti) 强化的涡 轮叶片材料。此后，该公司的合金中加入硼、锆、钴、钼等 合金元素，相继开发了Nimonic80A, Nimonic90 等合金形成
Nimonic 合金系列。
美国对铸造合金的发展有一定的贡献， 1932 年美国 Hall iwell 开发了含铝、钛的弥散强化型镍基合金 K42B ，该合金在 40 年代初被用以制造活塞式航空发动机的增压涡轮。美国从 1941 年以后发展航空燃气涡轮， HastelloyB 镍基合金 1942 年用于 GE公司的 Bellp-59 喷气发动机及其后的 1-40 喷气发 动机。 1944 年西屋公司的Yan keel19A 发动机则采用了钴基合 金 HS23 精密铸造叶片，其生产效率高于锻造叶片。 1950 年美 国出兵朝鲜，由于钴的资源短缺，镍基合金得到发展并被广泛用 作涡轮叶片。在这一时期，美国的 PW 公司， GE 公司和特殊金 属公司分别开发出了 Waspal loy, M-252 和 Udm it500 等合金 ，并在这些合金发展基础上，形成了 Inconel, Mar-M 和 Udmit 等牌号系列。
3.1.3 高温合金的性能和应用
⑴ 性能：主要为室温和高温下的强度、塑性和工作温度下的持 久性能。
高温合金制件：棒材、板材、盘材、丝材、环形件、精密 铸件等。 ⑵ 应用：涡轮发动机的高温部件，如燃烧室火焰筒、点火器和 机匣、加热燃烧室的加热屏、涡轮燃气导管等。
A.800℃：GH3039、GH1140 B.900℃：GH1015、GH1016、GH1131、GH3044、
具体归纳为： (a) 在镍中能形成无限固溶体或者溶解度很大的元素。 (b) 原子半径比镍大的合金元素，加入到镍的固溶体中时，将会使点
阵常数增大。 (c) 高温蠕变时应考虑扩散型变形机构的影响，利于加强原子间的结
合力。 (d) 固溶体中溶质原子的补给、不均分布有助于合金热强性的提高。 (e) 溶质原子的加入，还可以通过改变位错的某种属性、阻止位错高
航空喷气发动机生产的需要是我国高温合金发展的动力。材料 标准是高温合金设计、生产、验收的技术依据，1956年我国正式 开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，WP-5火焰筒 ，有抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料 研究所和410厂共同承2担试制任务，1957年顺利通过长期试车后 投入生产。到1957年底，继GH3030合金之后，WP-5 发动机用的 GH4033、GH34和K412合金相继试制成功。
GH3044、GH3039
3.2 高温合金的焊接性
3.2.1 高温合金的裂纹敏感性 ⑴ 结晶裂纹： ① 结晶裂纹敏感性程度：
固溶强化高温合金：较小的结晶裂纹敏感性，裂纹敏感系数 K＜10%，适于制造复杂形状的焊接构件。
固溶强化型高温合金中的强化元素W、Mo、Cr、Co、Al等在 Ni中溶解度很大，几乎全部溶入基体，形成面心立方γ固溶体。
铝钛含量高的沉淀强化合金和铸造高温合金：较大的结晶 裂纹敏感性，裂纹敏感系数K＞15%，属于难焊合金，不适于 制造熔焊的焊接构件，只适于用真空钎焊和扩散焊等特殊焊 接工艺。
沉淀强化型高温合金和铸造高温合金裂纹敏感性随B、C含 量的增加而增大。
在先进的航空发动机中，高温合金占发动机材料的 40% - 60% 。几十年来 ，航空发动机用高温材料的承温能力由750 ℃提高到90年代的1200 ℃左右。应 该说，这一巨大成就是叶片合金、铸造工艺、叶片设计和加工以及表面涂层各 方面共同发展做出的贡献。高温合金的工作环境复杂，温度：从 600 ℃ 到目 前最高涡轮进口设计温度 1701 ℃ 左右；热时间：从火箭导弹的数分钟到原子 能反应堆的几十万小时；燃料与气氛：有航空煤油、各类柴油、重油、天然气 、煤粉、各种炽热废气、液态金属 ( 如钠 ) 等。各种燃料含有不同种类不同 程度的杂质，如硫、钒、钾、钠、碳等，经燃烧后会生成诸如 SO2, SO3,H2S, Na2SO4, V2O5, CO, C02, 02等气体与液体产物，这些反应生成物将引起合金的氧 化、硫化、碳化 ( 增碳 ) 、腐蚀及它们之间的相互作用在燃气轮机条件下氧 势高、硫势低，所以在高温合金表面一般可形成具有保护作用的 A12O3或Cr2O3 氧化皮。但是在煤气化场合，由于氧势很低而硫势较高，这时合金表面不形成 A12O3或Cr2O3保护膜。如何解决还原气氛下工作是高温合金目前遇到的一个十分 棘手的问题。
② γ〃相
γ〃相是以Nb代替Al的Ni3Nb相，该相为亚稳定强化相， 在中温时稳定，故在中温条件下合金具有较高的强度和良 好的塑性。
⑶ 晶界强化：利用微量元素在晶界偏聚和改善晶界状态等方 式来实现高温强化目的。
合金承受应力发生变形时，微观变形反映在晶内和晶界变形。 室温下，晶内变形大于晶界变形 高温下，晶界变形大于晶内变形，且随着变形速率的降低， 晶界变形的比例增加。
● Al、Ti同时存在，部分Ti代替Al， γ′相变为Ni3（Al， Ti），Ti促进γ′相变析出，并提高γ′相的强度；。
● Al、Ti总量决定γ′相数量。 γ′相越多，合金高温性 能越高；
● W、Mo、Nb、Ta等原子半径大的元素，不同程度地进入 γ′，使合金的热稳定性提高；
● Ni基合金中Fe控制得很低。
GH99 C.980℃：GH170、GH188
A.涡轮部件中的涡轮盘：GH4169、GH4133 B.涡轮叶片和导向叶片：K403、K417、K6C、
DZ22、DZ125等 C.燃汽轮机中的叶片：K413、K218、GH864 D.柴油机增压涡轮：K218 E.石化乙烯裂解高温部件：GH180、GH600 F.冶金连轧导板、炉子套管：K12、GH128、