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K273铸造高温合金是一种以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料

来源:火狐体育官网登录入口    发布时间:2025-12-28 05:22:34

  是一种以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料,属于铁基时效强化铸造高温合金。该合金在高温环境下具备优秀能力的综合性能,大范围的应用于航空航天、能源、化工等领域的耐高温部件制造。K273合金通过合理的合金设计和热处理工艺,能够在600-700℃的高温环境下长期稳定工作,其组织和性能拥有非常良好的长期稳定性。

  K273铸造高温合金的化学成分设计精密,各元素含量控制严格,具体成分范围如下:

  这种高合金化程度的成分设计,通过γ强化相形成元素铝、钛、铌、钽等元素的合理配比,以及固溶强化元素钨、钼的加入,使合金具备优秀能力的高温强度和抗蠕变性能。

  K273铸造高温合金在高温环境下表现出卓越的物理性能。在650-816℃的中温热处理过程中,会发生M7C3转变为M23C6的相反应,这一相反应的结果明显提高了合金的屈服强度和铸件的综合高温性能。合金在600-700℃下工作时,其组织和性能拥有非常良好的长期稳定性,可承受高温下的大应力和热循环载荷而不易发生变形和破裂。

  K273合金具备优秀能力的力学性能组合。在高温环境下,合金能够保持比较高的强度、硬度和韧性,拥有非常良好的高温强度、抗氧化性、耐疲劳性和低温蠕变性能。在750℃下,经过适当热处理的K273合金屈服强度可提高3-10%,延伸率提高90-120%。合金的持久寿命和塑性通过合理的中间处理工艺得到非常明显改善,使其成为制造高温零部件的理想材料。

  K273铸造高温合金的热处理工艺包括固溶处理、中间处理和时效处理三个阶段。固溶处理通常在980-1250℃之间进行,目的是溶解基体内的碳化物和γ相,获得均匀的过饱和固溶体。中间处理温度约在1000-1500℃,最大的作用是改变晶界上析出的碳化物数量、形态和分布,形成大小两种γ相的合理分布。时效处理温度一般在700-950℃,使合金充分而均匀地析出强化相。

  对于K273合金,典型的热处理制度为:固溶处理1175℃保温2小时空冷,中间处理1080℃保温4小时空冷,一次时效处理843℃保温24小时空冷,二次时效处理760℃保温16小时空冷。通过这一种四段式热处理工艺,能够得到所要求的组织状态和良好的综合性能。

  K273铸造高温合金拥有非常良好的焊接性能,能够最终靠各种焊接方法与其他材料来连接。焊接过程中主要考虑焊接热裂纹、收弧裂纹和焊接变形等问题。为防止焊接裂纹,要求焊接过程中采用小电流、快速焊接,严控层间温度在100℃以下。收弧采用回填法填满收弧处,氩弧焊打底层焊回填后需用砂轮修磨成斜度,确保无裂纹和打底层焊透。

  焊接材料的选择对焊接质量至关重要。通常选用镍基焊丝如ERNiCr-3进行打底焊接,填充焊和盖面焊可选用E310Cb-16焊条。焊接过程中需进行多层多道焊接,每层焊后应进行表面PT检查,确保焊缝无裂纹产生。

  K273铸造高温合金主要使用在于650℃下柴油机增压涡轮、燃气涡轮发动机的转子叶片、固定叶片、燃烧室等高温部件。在航空航天领域,该合金用来制造高温发动机零部件、喷气推进器、涡轮叶片等核心部件。在能源领域,K273合金用来制造燃气轮机零部件、高温炉管支撑结构等。此外,在化工、船舶、车辆等领域也有广泛应用。

  K273铸造高温合金的生产的基本工艺包括冶炼、变形、铸造和热处理四个主要环节。冶炼方面,一般会用真空感应炉熔炼母合金,甚至采用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式来进行生产,以获得更纯净化的钢水,减低气体含量与有害元素含量。变形方面,采用锻造、轧制工艺,对于热塑性差的合金采用挤压开坯后轧制或用软钢包套直接挤压工艺,目的是破碎铸造组织,细化微观组织架构。铸造方面,用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量,并用真空重熔-精密铸造法制成零件。

  随着航空发动机和能源设备对高温材料性能要求的逐步的提升,K273铸造高温合金的发展趋势大多分布在在以下几个方面:一是通过定向凝固技术生产无横向晶界的柱状晶叶片或完全消除晶界的单晶叶片,进一步提升高温性能;二是优化热处理工艺,开发新型过时效热处理工艺,在保证强度的同时明显提高塑性;三是采用热等静压处理技术减轻或消除铸造件中的显微疏松,增加零件的可靠性;四是表面晶粒细化处理,改善零件的疲劳性能。

  K273铸造高温合金作为现代工业的重要基础材料,其优异的综合性能和广泛的应用前景,将继续推动航空航天、能源、化工等领域的科学技术进步和工业发展。

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