NA51高溫合金圓鋼

NA51高溫合金圓鋼是一種金屬材料，應(yīng)用于石油、電子、化工、醫(yī)藥、輕紡、食品、機(jī)械、建筑、核電、航空航天、等行業(yè)。
相近牌號：
GH169（中國）、2.4668
NC19FeNb（法國）、
NiCr19Fe19Nb5、Mo3（德國）、
NA 51（英國）
UNS NO7718(美國）
NiCr19Nb5Mo3(ISO)
鎳基高溫合金是以鎳為主要成分（鎳基含量通常大于50%）的高溫合金，在較高溫度范圍內(nèi)片有良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力。它是高溫合金中應(yīng)用最廣、牌號最多的一類合金。其中，GH4169（美國牌號Inconel718）是目前世界上生產(chǎn)量大的鎳基高溫合金之一，也是我國使用量大的一類典型鎳基高溫合金，被廣用于航空航天等行業(yè)。
NA51高溫合金圓鋼主要是由γ基體、Nb C、γ′、γ″和δ相組成，典型化學(xué)成分（見下表）。其中，Ti、Al、Nb等元素是組成強(qiáng)化相γ″（Ni3Nb）和γ′[Ni3Nb(Al,Ti）]的重要元素。一般情況下，γ″相數(shù)量最多，也是合金中最主要的強(qiáng)化相，在基體中呈圓盤狀彌散析出；γ′相數(shù)量次之，呈球狀彌散析出。γ″相和γ′相的存在，會使鎳基高溫合金塑性變形時的抗剪切強(qiáng)度提高，同時，γ′相還會使合金的粘附抗剪切強(qiáng)度、抗磨蝕等增強(qiáng)。此外，合金中還有Cr23C6 、Fe3C、Ti C、Nb C、Ta C、Mo C等穩(wěn)定的高熔點、高穩(wěn)定性和高硬度碳化物存在，這些碳化物彌散狀分布在晶界處，阻礙晶界滑動與漂移，并造成局部合金化，使鎳基高溫合金的高溫強(qiáng)度、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。因此，鎳基高溫合金非常難以加工，在切削加工時會產(chǎn)生切削溫度高、刀片磨損大、切削變形大、加工硬化嚴(yán)重及與切削刀片產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)等不利于切削加工的問題。我國GH4169鎳基高溫合金開展的研究較少。Inconel718和GH4169雖屬同類產(chǎn)品，但成分和組織依然有所不同，加工特性可能存在差別。
NA51高溫合金圓鋼 合金概述：
為奧氏體結(jié)構(gòu)，沉淀硬化后生成的baiY”相使之具有了比較滿意的機(jī)械性能。在熱處理過程中于晶界處生成的δ相使之具有了較好的塑性，具有較好的強(qiáng)度，高溫度可達(dá)1400°F，耐氧化性能可達(dá)1800°F。這種鎳合金的高拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度在低溫下不會降低，而且也可以很好地焊接。
物理性能:
密度8.2 g/cm3
熔點1260-1340 ℃
化學(xué)成分：
C≤0.08
Mn≤0.35
Si≤0.015
P≤0.35
S≤0.015
Cr17~21
Ni50~55
Mo2.8~3.3
Cu≤0.3
Ti0.65~1.15
Al0.2~0.8
Fe余量
Nb4.75~5.5
B≤0.006
在常溫下合金的機(jī)械性能的小值:
合金固溶處理抗拉強(qiáng)度965Rm N/mm2 屈服強(qiáng)度550RP0.2N/mm2
延伸率30 A5 % 布氏硬度≤363HB
金相結(jié)構(gòu):
合金為奧氏體結(jié)構(gòu)，沉淀硬化后生成的Y”相使之具有了良好的機(jī)械性能。在熱處理過程中于晶界處生成的δ相使之具有了較佳的塑性。
耐腐蝕性:
不管在高溫還是低溫環(huán)境，合金都具有極好的耐應(yīng)力腐蝕開裂和點蝕的能力。合金在高溫下的抗yang化性尤其出色。
特性：
1.易加工性
2.在700℃時具有高的抗拉強(qiáng)度、pi勞強(qiáng)度、抗蠕變強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度
3.在1000℃時具有高抗yang化性
4.在低溫下具有穩(wěn)定的化學(xué)性能
5.良好的焊接性能
應(yīng)用：
在700℃時具有高溫強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性能、易加工性，可廣泛應(yīng)用于各種高要求的場合。1.汽輪機(jī)2.液體燃料3.低溫工程4.酸性環(huán)境5.核工程
NA51高溫合金圓鋼
就此進(jìn)行分析。通過對我國GH4169鎳基高溫合金的常規(guī)的車削過程的微觀觀測與分析，研究了鎳基高溫合金在車削過程中刀片的磨損失效過程與機(jī)理，以期找出刀片失效的主要原因，為后續(xù)改善提供明確的方向。

實驗方法
車削試驗在馬扎克NEXUS 300-II臥式車床上進(jìn)行，切削參數(shù)為Vc=30-60m/min,f=0.12mm/r,ap=1.5 mm，車削刀片采用廈門金鷺特種合金公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，牌號為GS3125，型號為CNMG120408-EM，表面涂層為Al Ti N涂層。被加工材料GH4169鎳基高溫合金為鍛造件，硬度為41.2 HRC。切削后車削刀片的表面形貌、微觀形貌和成分分析采基恩士VHX-600超景深顯微鏡和日立S-4800II冷場發(fā)射掃描顯微鏡進(jìn)行。
磨損形態(tài)分析
在實驗中，刀片主要磨損形態(tài)為前刀面磨損，后刀面磨損、溝槽磨損和刀尖磨損，造成最終失效的磨損形式以溝槽磨損和刀尖磨損居多。
2.1 前刀面磨損
在切削時，由于前刀面處于高溫高壓下，被加工材料的切屑和刀片的化學(xué)活性都會增強(qiáng)，同時，切屑與前刀面的實際接觸面積較大，因此，在前刀面接觸處的邊緣，容易形成月牙洼磨損，使刀刃強(qiáng)度降低，易導(dǎo)致刀刃破損。不同倍率下的刀片的前刀面月牙洼磨損在所有實驗刀片中均觀察到了同類現(xiàn)象（如圖1所示）。月牙洼位于前刀面靠近主切削刃處，主要是刀片前刀面和溫度很高的切屑之間的化學(xué)作用造成的。
2.2 后刀面磨損
切削時，刀片與工件材料表面的摩擦?xí)䦟?dǎo)致刀片后刀面劇烈磨損，這種磨損通常最初出現(xiàn)在刃線，并逐漸向下發(fā)展。刀片的后刀面磨損通常由磨粒磨損引起，GH4169中含有較多的硬質(zhì)顆粒，這些硬質(zhì)顆粒會同磨料一樣劃擦刀片表面的，在較大的接觸應(yīng)力作用下，從而對加工的刀片有強(qiáng)烈的耕犁作用，刻劃出深淺不一的溝痕。后刀面的磨損特征在所有試驗刀片中均基本一致。
2.3 刀尖磨損
刀片切削刀尖磨損主要在較高速度切削的情況下出現(xiàn)。刀尖磨損非常嚴(yán)重，既包含了主后刀面磨損，又包含了副后刀面磨損，從而使得主切削刃和副切削刃連成一片，在刀尖區(qū)形成了三角形磨損帶。這種磨損失效形態(tài)導(dǎo)致的失效主要出現(xiàn)在較高切削速度下。
結(jié)論
(1）在實驗條件下車削鎳基高溫合金時，刀片主要磨損形態(tài)為前刀面磨損，后刀面磨損、溝槽磨損和刀尖磨損，造成最終失效的磨損形式以溝槽磨損和刀尖磨損居多。
(2）上述磨損形態(tài)主要由磨粒磨損、粘結(jié)磨損及氧化磨損相互作用形成，其中粘結(jié)磨損是導(dǎo)致刀片磨損形態(tài)快速擴(kuò)大的主要原因。
(3）在切削過程的參數(shù)選擇或刀片的材料設(shè)計過程中，應(yīng)避免積屑瘤的形成。

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