gh3625高温合金的材料组成

GH3625 合金特性

Inconel625 合金是一种应用较广泛的镍基变形高温合金,而 GH3625 合金是

我国钢铁研究总院在美国国际镍公司生产的 Inconel625 合金的基础上仿制研究而 来的。GH3625 合金是一种镍基高温合金,主要强化元素为 Mo 和 Nb 元素,强化类型为固溶强化型。在 650℃以下 GH3625 合金的抗氧化和耐腐蚀性能较好,在1095℃以下具有良好的力学性能。

GH3625高温合金管主要化学成分

GH3625 合金中各元素的作用

镍基合金的成分非常复杂,主要运用于受热部件上,一般含有的元素主要是Cr、Co、Mo、Nb、Ti、Al、C、B 等元素和 Ni 基体。镍具有良好的强度和延展性,能耐氟、碱、盐和许多有机物质的腐烛。尤其是当合金以 Ni 元素为基体时,Ni 基体能容纳大量合金元素,从而形成稳定相。

Ni 是亲氧元素,当镍基合金中 Ni 元素占有优势,能促进连续的氧化膜生成。铬是银白色难溶金属,Cr 也是镍基合金中耐高温腐蚀的主要添加元素,因为铬元素能在合金表面形成致密的保护性氧化膜,阻止金属元素向外扩散及其它有害元素向内扩散,从而达到保护基体不被腐蚀的目的,同时大幅度提高合金的抗氧化及抗腐蚀性能,所以 Cr 元素也是稳定合金表面最重要的元素。当合金中含 Cr 量较低时,合金表面很难形成致密和连续的Cr2O3 氧化膜,且容易出现贫Cr 效应,所以 Ni-Cr 合金中 Cr 元素的含量一般在 10%以上。合金如果需要较好的抗腐蚀性时,合金表面首先必须生成致密的氧化膜,而要生成致密氧化膜需要足够的 Cr 元素含量,所以多数镍基合金中 Cr 的含量在 10%~20%左右。钴的加入可以增加 γ 基体中 Cr、Mo、W 和 C 的溶解度,促进三次碳化物的析出,改善晶界上碳化物的形态,强化晶界。Co 在合金中还能起到固溶强化的效果,并且能提高合金的抗热腐蚀性能。

钼对合金基体有较强的固溶强化效果,也能改善合金表面膜性质,并且能提高合金钝化和抗还原性介质的能力[16]。但是 Mo 会偏析在合金枝晶间,降低合金组织稳定性。在高温环境中,Mo 极易生成挥发性氧化物,使得合金表面不易生成致密氧化膜;在高温熔融硫酸盐环境中,容易发生酸性熔融反应;在有氯化物的环境中,会最先在氧化膜薄弱区发生点腐蚀;在这几种环境下,Mo 都会引发较为严重的腐蚀,所以合金中 Mo 的含量一般都在 2%以下。

Nb、Ti、Al 元素可以促使在合金中析出 Ni3(Al,Ti)和 Ni3Nb 相,从而提高合金的强度。较高的 Al、Ti 元素含量可以提高合金的抗腐蚀和抗氧化性能,并且Nb 元素可以促使合金中析出碳化物 NbC 来强化合金晶界,尤其是在 Fe-Ni 基合金中加入较多的 Nb 元素可以促使 γ''(Ni3Nb)相的析出,从而提高合金的强度。但是 Nb 元素会严重影响合金抗氧化性能,所以 Nb 一般在合金的加入量都小于3%。

C 元素是高温合金中重要的晶界和枝晶间强化元素,尤其在镍基高温合金中十分重要。在镍基高温合金中,碳化物一般有 MC 型、M6C 型、M23C6 型和M7C3 型四种。其中 MC 型碳化物主要分布在枝晶间和晶界,形状一般为点状、条状和骨架状;当温度升高到 750~1040℃范围内时,MC 型碳化物会慢慢分解,析出颗粒状的 M6C 型碳化物和 M23C6 型碳化物。

腐蚀的分类

按照金属所处的力学状态和介质条件,可以将腐蚀过程大致分成三类: 在离子导体介质中的腐蚀;在高温气体中的腐蚀;在力学因素作用条件下的腐蚀。金属在离子导体介质中的腐蚀过程一般按电化学反应的途径进行,称为电化学腐蚀,而其中在薄层熔盐下的腐蚀又称为热腐蚀。金属在高温气体下的腐蚀一般是在较高的温度下,金属材料在腐蚀性气氛中,先是金属表面与腐蚀气体发生反应,生成腐蚀产物;随着腐蚀的进行,腐蚀产物逐渐聚集起来覆盖在合金表面,阻断了腐蚀气体与金属的接触,使得腐蚀反应无法直接进行,这时腐蚀气体粒子就必须通过不断扩散才能进入金属内部与金属发生腐蚀反应。金属在力学因素作用条件下的腐蚀中“环境敏感断裂”危险性最大,同时也造成的事故也是最多.

高温腐蚀

从腐蚀温度的角度来说,熔盐腐蚀、热腐蚀和高温气体腐蚀都属于高温腐蚀领域。一般金属腐蚀都是在几种腐蚀形式下同时存在,都是在较高的温度下,表面附有一层氧化膜和盐膜,空气中有腐蚀气氛,比如 SO2、CO2 等。人们接触并意识到热腐蚀的重要性已经 70 多年了,热腐蚀其实就是一种损伤形式,一般只要有盐或者其它沉积物沉积到金属表面,金属就会发生热腐蚀[29]。热腐蚀一般受腐蚀温度、腐蚀时间、盐成分、盐浓度和气氛成分等条件影响。当金属发生热腐蚀时,金属表面首先会沉积有一层盐膜,而盐膜的状态,即固态盐膜和液态盐膜对金属腐蚀影响也较大,一般当盐膜为液态时,使得金属腐蚀过程加快金属腐蚀的过程可以用一个反应过程来表示:

GH3625 合金的高温腐蚀行为研究

金属材料 + 腐蚀介质 = 腐蚀产物

它至少包括三个基本过程:

(1)在对流和扩散的作用下,将腐蚀介质迁移向界面;

(2)在相界面上进行反应;

(3)腐蚀产物在金属材料表面上形成腐蚀产物膜,或者使腐蚀产物从相界迁移

到介质中去

镍基高温合金概述

高温合金一般是指在较高的温度以及复杂应力下仍具有较好的力学性能、抗氧化性能和抗腐蚀性能的一类合金材料。高温合金是主要以 Fe、Co、Ni 元素为基的单一奥氏体组织,因其高温稳定性和合金化程度高被称为“超合金” 。按强化方式高温合金可分为固溶强化型高温合金、沉淀强化型高温合金和弥散强化型高温合金;按基体元素不同可分为 Monel 合金(Ni-Cu 合金)、Inconel 合金(Ni-Cr-Fe合金,Ni 元素占优势)和 Incoloy 合金(Ni-Cr-Fe 合金,Fe 元素占优势)。而在镍基的高温合金中,Inconel 625 合金是一种应用较广泛的镍基变形高温合金。

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