NA51高溫合金圓鋼

NA51高溫合金圓鋼是一種金屬材料，應用于石油、電子、化工、醫藥、輕紡、食品、機械、建筑、核電、航空航天、等行業。
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，在較高溫度范圍內片有良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力。它是高溫合金中應用最廣、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。
NA51高溫合金圓鋼主要是由γ基體、Nb C、γ′、γ″和δ相組成，典型化學成分（見下表）。其中，Ti、Al、Nb等元素是組成強化相γ″（Ni3Nb）和γ′[Ni3Nb(Al,Ti）]的重要元素。一般情況下，γ″相數量最多，也是合金中最主要的強化相，在基體中呈圓盤狀彌散析出；γ′相數量次之，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度提高，同時，γ′相還會使合金的粘附抗剪切強度、抗磨蝕等增強。此外，合金中還有Cr23C6 、Fe3C、Ti C、Nb C、Ta C、Mo C等穩定的高熔點、高穩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度、硬度、化學穩定性進一步提高。因此，鎳基高溫合金非常難以加工，在切削加工時會產生切削溫度高、刀片磨損大、切削變形大、加工硬化嚴重及與切削刀片產生化學反應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：
為奧氏體結構，沉淀硬化后生成的baiY”相使之具有了比較滿意的機械性能。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，具有較好的強度，高溫度可達1400°F，耐氧化性能可達1800°F。這種鎳合金的高拉伸強度和沖擊強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
在常溫下合金的機械性能的小值:
合金固溶處理抗拉強度965Rm N/mm2 屈服強度550RP0.2N/mm2
延伸率30 A5 % 布氏硬度≤363HB
金相結構:
合金為奧氏體結構，沉淀硬化后生成的Y”相使之具有了良好的機械性能。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境，合金都具有極好的耐應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℃時具有高的抗拉強度、pi勞強度、抗蠕變強度和斷裂強度
3.在1000℃時具有高抗yang化性
4.在低溫下具有穩定的化學性能
5.良好的焊接性能
應用：
在700℃時具有高溫強度和良好的耐腐蝕性能、易加工性，可廣泛應用于各種高要求的場合。1.汽輪機2.液體燃料3.低溫工程4.酸性環境5.核工程
NA51高溫合金圓鋼
就此進行分析。通過對我國GH4169鎳基高溫合金的常規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理，以期找出刀片失效的主要原因，為后續改善提供明確的方向。

實驗方法
車削試驗在馬扎克NEXUS 300-II臥式車床上進行，切削參數為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的產品，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冷場發射掃描顯微鏡進行。
磨損形態分析
在實驗中，刀片主要磨損形態為前刀面磨損，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活性都會增強，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，使刀刃強度降低，易導致刀刃破損。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會導致刀片后刀面劇烈磨損，這種磨損通常最初出現在刃線，并逐漸向下發展。刀片的后刀面磨損通常由磨粒磨損引起，GH4169中含有較多的硬質顆粒，這些硬質顆粒會同磨料一樣劃擦刀片表面的，在較大的接觸應力作用下，從而對加工的刀片有強烈的耕犁作用，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。刀尖磨損非常嚴重，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，在刀尖區形成了三角形磨損帶。這種磨損失效形態導致的失效主要出現在較高切削速度下。
結論
(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）上述磨損形態主要由磨粒磨損、粘結磨損及氧化磨損相互作用形成，其中粘結磨損是導致刀片磨損形態快速擴大的主要原因。
(3）在切削過程的參數選擇或刀片的材料設計過程中，應避免積屑瘤的形成。

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