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高温合金管按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。
铸造高温合金管显徽组织特征：铸造高温合金显微组织(见高温合金材料显微组织)中，除γ’ 相外，还有γ- γ’ 共晶相，一次碳化物相也比较多，沿着树枝晶间分布，有些合金还有M3B2硼化物析出。铸造高温合金热处理工艺比较简单，有些甚至不需要进行热处理就可以使用。
零件生产 铸造高温合金一般在大型真空感应炉中冶炼母合金，用失蜡精密造型法制造 壳型，然后在小型真空感应炉中重熔浇注成零件。
缺陷及 铸造件中不可避免会产生一些显微疏松，可采用热等静压处理使之减轻或，增加零件的可靠性。铸造高温合金零件的晶粒度比较大，对疲劳性能不利。通常采用表面晶粒细化法来获得零件表层的细晶。
发展方向 运用定向凝固技术可生产无横向晶界的柱状晶叶片或完全晶界的单晶叶片，使高温疲劳寿命和持久强度都有成倍提高，这是当前铸造高温合金的发展方向。
高温合金管具有不同的热处理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类：Ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。经此制度处理的材料晶粒粗化，晶界和晶内均无δ相，存在缺口敏感性，但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
Ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，
8h，空冷。经此制度处理的材料有δ相，有利于缺口敏感性，是常用的热处理制度，也称为标准热处理制度。
Ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。经此制度处理后，材料中的δ相较少，能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。
熔炼和铸造工艺
高温合金的冶炼工艺分为3类：真空感应加电渣重熔；真空感应加真空电弧重熔；真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求，选
择所需的冶炼工艺，满足应用要求。
发展历史：高温合金管按照基体的不同，分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。
镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
高温合金管应具有高的蠕变强度和持久强度（见蠕变）、良好的抗热疲劳和机械疲劳性能（见疲劳）、良好的抗氧化和抗燃气腐蚀性能以及组织稳定，其中以蠕变强度和持久强度为重要。提高高温合金强度的途径有：
固溶强化 加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素（钨、钼等），以强化基体。
沉淀强化 通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相（γ┡、γ"、碳化物等），以强化合金（见合金相）。γ┡相与基体相同,均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格,因此γ┡相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出,阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。
晶界强化 在高温下，合金的晶界是薄弱环节（见界面），加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界，硼、锆原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。另外，铸造合金中加适量的铪，也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界，提高塑性和强度。
氧化物弥散强化 通过粉末冶金方法，在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物,呈弥散分布状态,从而获得显著的强化效应。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的。
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成分和性能
铁基高温合金管中的镍是形成和稳定奥氏体的主要元素,并在时效处理过程中形成Ni3(Ti、Al)沉淀强化相。铬主要用来提高抗氧化性、抗燃气腐蚀性。钼、钨用来强化固溶体。铝、钛、铌用于沉淀强化。碳、硼、锆等元素则用于强化晶界。铁基高温合金按制造工艺可分为变形高温合金和铸造高温合金，按强化方式可分为加工硬化型、固溶强化型和沉淀强化型高温合金（见金属的强化）。一些典型的铁基高温合金的成分和性能见表。组织 铁基高温合金的基体为奥氏体，主要的沉淀强化相有γ"【Ni3(Ti、Al)】和γ"(Ni3Nb)相两类。此外，还有微量碳化物、硼化物、Laves（如Fe2Mo)相和δ相等。与镍基高温合金组织相比,铁基合金中相组织较复杂,稳定性较差,容易析出η(如Ni3Ti)、σ(如FexCry)、G(如Fe6Ni16Si7)、μ(如Fe7Mo6)和Laves等有害相(见合金相)。几种典型合金的组织见。
合金的热处理
合金的热处理主要是固溶处理和时效处理，以获得合适的晶粒度，分布合理和大小适宜的强化相，有利的晶界状态，使合金具有良好的综合性能。例如，用于制造涡 件的材料,晶粒度一般在4～5级；γ"相大小约为100～500┱,均匀分布于基体；晶界有分布均匀的球化了的析出相（如碳化物、Laves相等）。
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