高溫合金又稱耐熱合金或熱強合金，能在600~1000℃的高溫氧化氣氛及燃氣腐蝕條件下工作，熱強性能、熱穩(wěn)定性及熱疲勞性能良好。
高溫合金按基體元素分為鎳基高溫合金、鐵基高溫合金及鈷基高溫合金，廣泛應用于各個領域，特別是航空、航天、發(fā)電設備和造船等行業(yè)。
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高溫合金的分類及特點
高溫合金按基礎元素、成型工藝和強化方式大體可分為三類（括號內(nèi)為合金材料應用范圍的占比）
按合金所包含的基礎元素為維度進行劃分：分為鐵基高溫合金（占14.3%）、鈷基高溫合金（占5.7%）和鎳基高溫合金（占80%）；
按合金制造工藝為維度進行劃分：分為變形高溫合金（占70%）、鑄造高溫合金（占20%）和新型高溫合金（粉末高溫合金）；
按合金強化方式為維度進行劃分：分為固溶強化型、沉淀強化型、氧化物彌散強化型和晶界強化型。
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高溫合金的分類及特點
01.
合金主要元素
名稱：鐵基高溫合金
特性：使用溫度較低（600-850℃）典型牌號有GH4033、 GH4169. K403等
應用：主要用于發(fā)動機溫度較低部位，比如使用溫度較低的航空航天發(fā)動機以及工業(yè)燃氣的渦輪盤、機匣和軸等零件，以及一些承力件和緊固件
名稱：鎳基高溫合金
特性：使用溫度為中高溫（650-1000℃）典型牌號有GH2036, GH2135等
應用：航空航天發(fā)動機渦輪部分工作葉片、導向葉片、渦輪盤和燃氣室等（最熱段零件）
名稱：鈷基高溫合金
特性：使用溫度高（730-1100℃） ,具有良好的鑄造性和焊接性；鈷資源較少導致價格貴，典型牌號有K640 等
應用：導向葉片材料
02.
強化方式
名稱：固溶強化高溫金金
特性：優(yōu)異的抗氧化性、良好的塑性和成型性以及一定的高溫強度
應用：主要用于環(huán)境溫度較高，但承受應力較低的零件，如燃燒室和火焰筒等部件
名稱：時效任化高溫合金
特性：具有較高的高溫強度和蠕變強度以及良好的綜合性能
應用：主要用于承受高負荷、環(huán)境溫度為高溫或中溫的零件，如渦輪葉片和渦輪盤等結構件
名稱：氧化物彌散強化高溫合金
特性：彌散分布氧化物顆粒具有高燃穩(wěn)定性，在1000℃以上仍能保持較高的 強度
名稱：晶界強化高溫合金
特性：合金中加入微量硼、鎂、鋯等元素改善晶界狀態(tài)以提高合金抗蠕變能力
03.
制造工藝
名稱：變形高溫合金
特性：可以進行冷、熱變形加工，具有良好的力學性能和綜合的強韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能，工作溫度在-253℃-1320℃
應用：一部分用于制作航空、航天發(fā)動機燃燒室、機匣等部件；一部分用于制作航空、航天發(fā)動機的渦輪盤與葉片等結構件
名稱：鑄造高溫合金
特性：以鑄造方法直接制備零部件的高溫合金材料（變形高溫合金的下游）,工作溫度在1300-1500℃應用：主要應用在航空發(fā)動機，渦輪葉片（包括成材率較低的單晶葉片）、導向葉片、整鑄渦輪、增壓器、 渦輪機匣、尾噴管調節(jié)器等
名稱：粉末高溫合金
特性：晶粒細小、成分和組織均勻，基本消除了偏析.顯著改善了熱加工性能，能把難于變形的鑄造高溫合金通過粉末法改善熱塑性而成為變形高溫合金
應用：航空發(fā)動機的渦輪盤、壓氣機盤、導流盤、渦輪工作葉片前后擋板、彈性環(huán)、鼓筒軸和承力環(huán)等部件
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高溫合金難切削的原因
原因：高溫強度高，加工硬化傾向大
說明：切削加工時，塑性變形抗力大，切削負荷重，切削溫度高，一般鐐基高溫合金的單位 切削力比中碳鋼高50%,加工后表面層的加工硬化及殘余應力大，硬化程度可達200%- 500%,刀尖及邊界磨損極其嚴重，副后刀面的溝紋磨損也極易發(fā)生
原因：導熱性差
說明：導熱系數(shù)約為45鋼的1/5~ 1/2,故切削溫度高
原因：與刀具的粘結傾向大
說明：極易產(chǎn)生積屑瘤，影響加工表面質量
原因：強化元素含量高
說明：在合金中形成大量研磨性很強的金屬碳化物、金屬間化合物等硬質點，對刀具有強烈 的擦傷作用。
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切削高溫合金的具體措施
措施：刀具材料的選擇
說明：
①常用的是硬質合金刀具，僅在切削速度很低的復雜型面加工時才采用高速鋼。
②用硬質合金刀具切削時，最好選用性能較佳的新牌號，適宜的CVD涂層有TiCN、TiCN+Al2O3+HfN等。
③采用高速鋼刀具時，可選用W10Mo4Cr4V3Al. W18Cr4SiAlNb, W12Cr4V3Mo3Co5Si等牌號。
④另外，氮化硅陶瓷由于其抗粘結性和耐熱 性及硬度高于硬質合金，所以也適用于對高溫合金的半精加工和精加工。
⑤PCBN刀具由于具有高硬度和高熱性等特點，更適于對高溫合金的連續(xù)切削加工。
措施：刀具幾何參數(shù)的選擇
說明：
硬質合金車刀幾何參數(shù)選用：
①前角：粗車時前角5°~-15° ,精車時前角0°~5° ,車削鑄造高溫合金時3°~5°
②后角：粗車時后角10°~14°，精車時后角14°~18°，車削鑄造高溫合金時，10°~ 15°
③主偏角上：一般采用45°~75° ,以減小徑向切削力。在機床動力和工藝系統(tǒng)剛 性允許的條件下盡量采用較小值
④刃傾角粗車時-10°，精車時，為了控制切屑流向待加工表面，可取 0°~3°
⑤刀尖圓弧半徑：對變形高溫合金粗車時取0.5~0.8mm,精車時0.3~0.5mm,對鑄造高溫合金取1mm
高速鋼銑刀幾何參數(shù)選用：
①前角：銑削變形高溫合金時取3°~12°,銑削鑄造高溫合金時取0°~ 5°
②后角：13°~16°
③螺旋角：圓柱鐵刀45°，立銑刀28°~35°
刀具的磨鈍標準可取切削普通鋼材刀具的1/3-1/2
措施：切削用量的選擇
說明：
①選擇原則與切削不銹鋼基本相同，最主要是切削速度。
②切削高溫合金時.切削速度過高或過低.刀具磨損均較迅速。
③采用硬質合金刀具時切削速度通常采用20~50m/min；進給量宜取偏小，一般取片0.1 ~0.5mm/r.，粗車時取大值，精車時取小值，背吃刀最不宜過小，粗車時取2~4mm，精車時取0.2-05mm，高速鋼立銑刀加工高溫合金常用的切削用量為vc=5- 10m/min, f=0.05-0.12mm/r,ap=1-3mm，硬質合金面銑刀則為vc =20~45m/min，f=0.05~0.1mm/r. ap=1-4mm。
④進行適當?shù)臒崽幚?鐵基高溫合金可采用退火處理，鎳基高溫合金可采用固溶處理。
