制造材料總結(jié)范文
制造材料總結(jié)范文
我是***，歡迎大家加入CHNJET中國(guó)噴氣愛好者原地！介于大家對(duì)小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的熱愛以及對(duì)制造一個(gè)屬于自己小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的追求，在此我寫下這點(diǎn)總結(jié)以備大家在制造和生產(chǎn)小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中對(duì)于制造材料產(chǎn)生疑惑時(shí)做以參考，同時(shí)在這里也糾正一些剛剛了解到渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和金屬材料的朋友們的一個(gè)直觀錯(cuò)誤：選擇耐高溫材料并不單單只看這個(gè)金屬材料的熔點(diǎn)，而是應(yīng)多方面考慮到這個(gè)金屬材料的蠕變強(qiáng)度，熱疲勞性，高溫抗氧化性以及高溫下金屬會(huì)產(chǎn)生晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)等等因素。
相關(guān)名詞的解釋說明——晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)：晶粒長(zhǎng)大是金屬的一種缺陷，晶粒越大，晶界越少，晶界少了金屬各部分抵御外界的能力就變小了，因此晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)是判斷金屬在高溫下性能好壞的重要指標(biāo)。
大家在制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中最能接觸到的金屬材料我總結(jié)為以下幾種：304不銹鋼，316L不銹鋼，310S不銹鋼，NAS800，NAS600和K418耐高溫合金。下面對(duì)上述幾種材料在加工和生產(chǎn)中容易遇到的問題和使用中容易遇到的問題做以介紹。
首先304不銹鋼，316L不銹鋼，310S不銹鋼，NAS800，NAS600都屬于“奧氏體不銹鋼”奧氏體不銹鋼具有很高的耐蝕性，良好的冷加工性和良好的韌性、塑性、焊接性和無磁性，下面我們就來分析一下這幾種金屬在制造微型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)所要了解到的一些特性。
SUS304
304不銹鋼介紹：304不銹鋼由于含碳量較低，因而有良好的加工成型性和抗氧化性，同時(shí)該鋼具有良好的焊接性能，適用于各種方法的焊接（備注：該鋼焊接后不需進(jìn)行熱處理工藝）。
304不銹鋼的抗氧化特性：1,該鋼在700-800℃氧化時(shí)具有優(yōu)異的抗氧化性能，屬于完全抗氧化級(jí)。2,該鋼在900℃時(shí)表面形成的氧化膜開始脫落，屬于抗氧化級(jí)。3,該鋼在1000℃時(shí)屬于次抗氧化級(jí)。304不銹鋼管最高使用溫度在750度-860度但是，實(shí)際上達(dá)不到860度這么高。450度時(shí)有個(gè)臨界點(diǎn)，情況如下：304不銹鋼不易保持在450到860度，因?yàn)樵?50度以上的時(shí)候，會(huì)稀釋碳周圍的鉻,形成碳化銘，造成貧鉻區(qū)，從而改變不銹鋼性能材質(zhì)；而且，450的溫度外加屈服力會(huì)使得奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化。 說簡(jiǎn)單通俗一點(diǎn)，經(jīng)常在450度以上環(huán)境下使用，304不銹鋼的性能和結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化。
總結(jié)得出：304不銹鋼在900℃以下的熱空氣中具有穩(wěn)定的抗氧化性，同時(shí)在900℃時(shí)304不銹鋼具有較小的晶粒尺寸，在800-1000℃時(shí)產(chǎn)生了奧氏體晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)，加溫為1000℃時(shí)，晶粒的平均截距開始增大。所以在制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)如果設(shè)計(jì)溫度在600-900℃時(shí)不建議長(zhǎng)期使用304不銹鋼。但是，在模友制造過程中
如果受到經(jīng)費(fèi)的限制可以考慮用304不銹鋼制造一個(gè)低推力的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸，燃燒室及尾噴口。
SUS316L
316L不銹鋼的抗氧化特性：1,該鋼在700-900℃屬于完全抗氧化級(jí)。2,該鋼在1000℃時(shí)屬于不抗氧化級(jí)。
總結(jié)得出：316L不銹鋼在800-1000℃時(shí)產(chǎn)生了奧氏體晶粒長(zhǎng)大效應(yīng)，在1000℃時(shí)晶粒平均截距開始增大，所以在此溫度316L不銹鋼的金屬性能開始下降產(chǎn)生脆化不再適合持續(xù)工作。同時(shí)316L不銹鋼使用過程中受溫度影響較大，因此，在制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)不推薦使用316L不銹鋼。
SUS310S
310S不銹鋼介紹:310S不銹鋼是奧氏體不銹鋼，具有很好的抗氧化性和蠕變強(qiáng)度，在高溫下能持續(xù)作業(yè)具有良好的耐高溫性（備注：該合金鋼中含有較高百分比的鉻和鎳）
310S不銹鋼特性：1,該鋼有著優(yōu)秀的抗氧化性。2,該鋼使用溫度在1000℃以下。3,該鋼在高溫使用時(shí)強(qiáng)度高。4,該鋼有著奧氏體不銹鋼所具有的無磁性和良好的焊接性。同時(shí)，310S不銹鋼適用于各種爐用構(gòu)件，最高工作溫度位1200℃，連續(xù)使用溫度為1150℃。
總結(jié)得出：310S不銹鋼能適應(yīng)嚴(yán)重氧化環(huán)境和高溫環(huán)境，鑒于已經(jīng)擁有相對(duì)推力較小的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的朋友的ECU數(shù)據(jù)中得出，小推力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室可持續(xù)最高溫為800度左右。所以在制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)310S不銹鋼能夠良好的勝任渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸，燃燒室，尾噴口及渦輪級(jí)的靜子和轉(zhuǎn)子部件，是大家在制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中的首選材料。同時(shí)該鋼的價(jià)位相對(duì)于更高級(jí)的鎳基合金材料也更為優(yōu)惠。
NAS800（UNS NO8800）
NAS800介紹：NAS800是高鎳耐熱鋼，在高溫下具有優(yōu)良的強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐氧化性，在高溫環(huán)境下具有相當(dāng)高的組織穩(wěn)定性。800H是一種通過高溫?zé)崽幚砜刂凭ЯＩL(zhǎng)以及對(duì)C、Ti、Al含有量的控制，從而達(dá)到極高蠕變強(qiáng)度的合金。熔點(diǎn)為：1357-1385℃
NAS800高溫特性：由于NAS800其Ni、Cr含量高，因此在高溫環(huán)境下，對(duì)氧化以及滲碳的耐受性高，耐氧化性優(yōu)于SUS 310S，甚至接近NAS 600。具有良好的高溫強(qiáng)度，幾乎與NAS 600相當(dāng)，且在使用過程中不會(huì)析出σ相而導(dǎo)致脆化，廣泛用作耐熱材料。一般在600℃以下的溫度環(huán)境下采用NAS 800，而在更高的溫度環(huán)境下，且對(duì)蠕變性能特性有要求時(shí)，則采用NAS 800H/NAS 800T。
NAS800用途：廣泛應(yīng)用于各種化工成套設(shè)備、熱處理爐、以及在高溫環(huán)境下使用的材料。
總結(jié)得出：NAS800鎳基合金適用于制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和主軸等部件。但由于價(jià)格相對(duì)昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的模友直接使用。
NAS 600 （UNS N06600）
NAS600介紹：NAS600是含14-17%Cr的鎳基合金，
在高溫下具有極佳耐氧化性，屬于高級(jí)耐熱合金。并且，對(duì)各種酸和堿環(huán)境具有極佳的耐腐蝕性，作為一種耐腐蝕合金得到廣泛應(yīng)用。熔點(diǎn)為：1371-1427℃
NAS600高溫特性：高溫下耐氧化性極佳，除了長(zhǎng)期連續(xù)的空氣氧化環(huán)境之外，也可用在各種不同環(huán)境。對(duì)氮、氫以及滲碳也具有極佳耐受性，可用于各種熱處理爐。但容易受到潮濕的氯氣，溴氣的浸濁，必須加以注意。各種環(huán)境下的使用溫度標(biāo)準(zhǔn)如下。長(zhǎng)期連續(xù)的空氣氧化環(huán)境 1100℃
NAS600用途：核電成套設(shè)備、熱交換器、各種化工用蒸發(fā)罐、酸及堿工業(yè)用機(jī)器、熱處理爐部件、補(bǔ)燃器部件、以及在高溫環(huán)境下使用的其他部件。
總結(jié)得出：NAS600鎳基合金適用于制造小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和主軸等部件。但由于價(jià)格相對(duì)昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的模友直接使用。
K418高溫合金
K418主要特征：在900℃以下具有良好的抗蠕變強(qiáng)度，熱疲勞性能和抗氧化性能。在高溫800℃下，其抗拉強(qiáng)度幾乎不變。
K418用途舉例：適合于在900℃以下工作的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子葉片，導(dǎo)向器葉片和整鑄渦輪級(jí)及其他高溫零件。
建議：由網(wǎng)絡(luò)資料得知增壓渦輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉片截面變化大，葉梢最薄處甚至僅為0.3mm因此采用K418合金澆注增壓器渦輪時(shí)，葉片極易出現(xiàn)熱裂。作為高溫合金鑄件，熱裂是常見的鑄造缺陷之一，導(dǎo)致鑄造渦輪葉片毛培報(bào)廢率極高，這一問題的存在制約著鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量的提高。（來自網(wǎng)絡(luò)論文）
加工K418應(yīng)考慮的事項(xiàng)：1 刀具必須選用耐磨損尤其是要有足夠的高溫硬度的刀具。2 在保證刀具強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量選擇較鋒利的刀刃既前角較小后角較大刀尖半徑盡量小。3 切削速度應(yīng)選用較低，進(jìn)給量選用中等偏小。4 充足的冷卻（建議：有條件的愛好者可以選擇液氮冷卻數(shù)控加工床）5 切削設(shè)備應(yīng)選用高剛性，大功率設(shè)備。總結(jié)得出： K418高溫合金完全可以應(yīng)對(duì)小型大推力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，主軸，以及渦輪的鑄造，但由于其價(jià)位相對(duì)較高，對(duì)于剛剛接觸和了解到小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的模友們不推薦直接使用。
以上內(nèi)容為本人原創(chuàng)，其中數(shù)據(jù)多來源于網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)書籍，本人只做以總結(jié)方便以后大家查閱。由于本人知識(shí)程度有限，內(nèi)容有可能不全面或有錯(cuò)誤，如發(fā)現(xiàn)當(dāng)中錯(cuò)誤或者有新的建議請(qǐng)及時(shí)提出。謝謝！
補(bǔ)充1：2樓朋友提出一種新的材料40CrNiMo4合金鋼
40CrNiMo4合金鋼介紹：有高的強(qiáng)度、韌度和良好的淬透性和抗過熱的穩(wěn)定性，但白點(diǎn)敏感性高，有回火脆性。焊接性較差，焊前需經(jīng)高溫預(yù)熱，焊后需消除應(yīng)力，經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用。一般制作強(qiáng)度高
、塑性好的重要零部件，氮化處理后制作特殊性能要求的重要零件，如軸類、齒輪、緊固件等。
名詞解釋 白點(diǎn)敏感性：所謂白點(diǎn)敏感性，就是衡量鋼材加工中產(chǎn)生缺陷口的容易程度，是衡量氫含量的指標(biāo)，越高則越敏感。白點(diǎn)對(duì)鋼的性能的影響：使鋼的機(jī)械性能大大下降，造成工件開裂、破壞或使用中嚴(yán)重失效，故在任何情況下，凡有白點(diǎn)缺陷的鋼材或工件都被禁止使用。
總結(jié)：該材雖有良好的力學(xué)性能，并且非常適用于制作高強(qiáng)度渦噴主軸部件，但由于材料處理時(shí)注意事項(xiàng)頗多，加工時(shí)比較困難，在沒有專業(yè)設(shè)備的情況和條件下不推薦使用該材料進(jìn)行加工制造。
補(bǔ)充2，由liumy先生提出的材料40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼
40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼介紹：40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理后,具有良好的綜合機(jī)械性能,良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性且鋼的淬透性良好.廣泛用于制造桿軸、曲軸、連桿、連桿蓋、螺栓.齒輪等機(jī)械制造業(yè)的零件.在航空工業(yè)、汽車工業(yè)、國(guó)防工業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用.
40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成份：
碳 C ：0.37～0.44 硅 Si：0.17～0.37 錳 Mn：0.50～0.80
硫 S ：允許殘余含量≤0.035 磷 P ：允許殘余含量≤0.035 鉻 Cr：0.80～1.10
鎳 Ni：允許殘余含量≤0.030 銅 Cu：允許殘余含量≤0.030
40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100) 屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥785(80) 伸長(zhǎng)率 δ5 (％)：≥9
斷面收縮率 ψ (％)：≥45 沖擊功 Akv (J)：≥47
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥59(6) 硬度 ：≤207HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
總結(jié)：40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼用于較重要的調(diào)質(zhì)零件，如交變負(fù)荷下工作的零件、中等轉(zhuǎn)速和中等負(fù)荷的零件。表面淬火后可作負(fù)荷和及耐磨性較高、而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、曲軸、銷子等部件有著非常優(yōu)異的性能，如果擁有專業(yè)的加工設(shè)備和條件的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)愛好者可以優(yōu)先選擇使用40CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼來制造發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸零件。
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