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(shí)的抗剪切強(qiáng)度提高，同時(shí)，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(diǎn)、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(dòng)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)方法
車削試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，切屑與前刀面的實(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(yàn)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(shí)驗(yàn)條件下車削鎳基高溫合金時(shí)，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(jì)過程中，應(yīng)避免積屑瘤的形成。
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