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哈氏合金加工過程中的熱處理

在這類變形合金生產(chǎn)過程中，有許多熱成型和冷成型步驟，中間的熱處理是必不可少的，以使材料性能恢復(fù)至最佳水平，尤其是延展性。如果是耐腐蝕合金的話，這類中間熱處理通常是固溶退火；而如果是高溫合金的話，就并非如此了。

一旦材料達(dá)到最終成型尺寸，它們將進(jìn)行最終熱處理，當(dāng)然如果后續(xù)加工時(shí)若再次遇到熱加工或冷加工就可能還需要再做熱處理，這些通常就是做固溶退火。然而，少數(shù)高溫合金會選擇在調(diào)整過的溫度下作最終退火，以控制晶粒度以及其他一些微觀組織特性，同時(shí)（對沉淀硬化合金來說）也是為之后的時(shí)效處理作準(zhǔn)備。

耐腐蝕合金的熱處理

耐腐蝕合金的成分主要包括Ni、大量添加的Cr和/或Mo（某些情況下由W部分代替）、少量添加的Cu（增強(qiáng)對某些特定介質(zhì)的抗性）和Fe（可被使用的較便宜的金屬成分）、以及次要添加的Al和Mn（有助于在熔煉過程中去除有害元素如O和S）。這些合金在交付狀態(tài)下通常呈現(xiàn)出單相（面心立方結(jié)構(gòu)，或γ相）微觀組織。

在大多數(shù)情況下，單相微觀組織的存在正是由于高溫固溶退火處理，然后淬火(快速冷卻)以“鎖定”高溫結(jié)構(gòu)。如果讓合金慢慢冷卻，大多數(shù)合金會生成第二相，盡管數(shù)量很少，通常在晶界結(jié)構(gòu)內(nèi)，這是由于合金添加成分的總含量超過了它們的溶解度極限。

如前文所述，耐腐蝕合金的交付狀態(tài)通常都是固溶退火態(tài)，其正常的固溶退火溫度如下表所示。它們代表了除γ相(以及在極少數(shù)情況下，一次碳化物和/或氮化物)以外的其他相的溶解溫度，但提供的晶粒尺寸在已知范圍內(nèi)，具有良好的機(jī)械性能。由于鈦的存在，在C-4合金中可以看到一次碳化物和/或氮化物。

這里請注意對于耐腐蝕合金來說，所謂的固溶退火和出廠退火在一般情況下是同義詞，然而，在連續(xù)氫氣退火爐中使用的溫度則需被調(diào)整以補(bǔ)償線速度。

關(guān)于保溫時(shí)間的一些準(zhǔn)則：

·      當(dāng)整件材料由內(nèi)至外都處于退火溫度后，退火時(shí)間應(yīng)在10-30分鐘之間，取決于截面厚度。

·      在此范圍內(nèi)，較短的時(shí)間適用于薄或細(xì)的材料。

·      較長的時(shí)間適用于厚重的材料。

高溫合金的熱處理

高溫合金，無論是鎳基、鈷基，或是鎳鈷鐵的混合物，在成分上都要復(fù)雜得多。不過與耐腐蝕合金一樣的是，Cr依然是最重要的元素之一，能夠在高溫氣體中形成保護(hù)性的氧化膜。

不同的是，C在耐腐蝕合金中通常起負(fù)面作用，而高溫合金則需要刻意地添加C，或者更確切地說，是合金在微觀組織中誘導(dǎo)的碳化物，以提供必要的強(qiáng)度（尤其是蠕變強(qiáng)度）為高溫環(huán)境服務(wù)。在某些情況下，這些碳化物是在材料凝固過程中形成的一次碳化物。其他情況下，它們是在高溫中停留形成的固態(tài)（二次碳化物）。

哈氏的高溫合金一般是以固溶退火狀態(tài)交付，即在以下溫度（或規(guī)定溫度范圍內(nèi)）進(jìn)行熱處理獲得的。

雖然合金不應(yīng)該在碳鋼和不銹鋼的熱處理溫度下作消應(yīng)力處理，（因擔(dān)心引起不想要的二次相析出，尤其是在晶界中，）但在材料制造過程中，一些較低的退火溫度仍然會被用于高溫合金，以恢復(fù)部分被加工的材料的延展性。這些所謂的多道次間退火溫度要謹(jǐn)慎使用，因?yàn)樗鼈兛赡軐?dǎo)致上述在晶界面上的析出。下表給出了一些固溶強(qiáng)化型高溫合金的最低多道次間退火溫度。