制造材料總結范文
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我是***，歡迎大家加入CHNJET中國噴氣愛好者原地！介于大家對小型渦噴發(fā)動機的熱愛以及對制造一個屬于自己小型渦噴發(fā)動機的追求，在此我寫下這點總結以備大家在制造和生產小型渦噴發(fā)動機的過程中對于制造材料產生疑惑時做以參考，同時在這里也糾正一些剛剛了解到渦噴發(fā)動機和金屬材料的朋友們的一個直觀錯誤：選擇耐高溫材料并不單單只看這個金屬材料的熔點，而是應多方面考慮到這個金屬材料的蠕變強度，熱疲勞性，高溫抗氧化性以及高溫下金屬會產生晶粒長大效應等等因素。
相關名詞的解釋說明——晶粒長大效應：晶粒長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，因此晶粒長大效應是判斷金屬在高溫下性能好壞的重要指標。
大家在制造小型渦噴發(fā)動機的過程中最能接觸到的金屬材料我總結為以下幾種：304不銹鋼，316L不銹鋼，310S不銹鋼，NAS800，NAS600和K418耐高溫合金。下面對上述幾種材料在加工和生產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)動機時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℃氧化時具有優(yōu)異的抗氧化性能，屬于完全抗氧化級。2,該鋼在900℃時表面形成的氧化膜開始脫落，屬于抗氧化級。3,該鋼在1000℃時屬于次抗氧化級。304不銹鋼管最高使用溫度在750度-860度但是，實際上達不到860度這么高。450度時有個臨界點，情況如下：304不銹鋼不易保持在450到860度，因為在450度以上的時候，會稀釋碳周圍的鉻,形成碳化銘，造成貧鉻區(qū)，從而改變不銹鋼性能材質；而且，450的溫度外加屈服力會使得奧氏體向馬氏體轉化。 說簡單通俗一點，經常在450度以上環(huán)境下使用，304不銹鋼的性能和結構都發(fā)生變化。
總結得出：304不銹鋼在900℃以下的熱空氣中具有穩(wěn)定的抗氧化性，同時在900℃時304不銹鋼具有較小的晶粒尺寸，在800-1000℃時產生了奧氏體晶粒長大效應，加溫為1000℃時，晶粒的平均截距開始增大。所以在制造小型渦噴發(fā)動機時如果設計溫度在600-900℃時不建議長期使用304不銹鋼。但是，在模友制造過程中
如果受到經費的限制可以考慮用304不銹鋼制造一個低推力的小型渦噴發(fā)動機的主軸，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。2,該鋼在1000℃時屬于不抗氧化級。
總結得出：316L不銹鋼在800-1000℃時產生了奧氏體晶粒長大效應，在1000℃時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生脆化不再適合持續(xù)工作。同時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)動機時不推薦使用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,該鋼在高溫使用時強度高。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，310S不銹鋼適用于各種爐用構件，最高工作溫度位1200℃，連續(xù)使用溫度為1150℃。
總結得出：310S不銹鋼能適應嚴重氧化環(huán)境和高溫環(huán)境，鑒于已經擁有相對推力較小的小型渦噴發(fā)動機的朋友的ECU數據中得出，小推力渦噴發(fā)動機的燃燒室可持續(xù)最高溫為800度左右。所以在制造小型渦噴發(fā)動機時310S不銹鋼能夠良好的勝任渦噴發(fā)動機的主軸，燃燒室，尾噴口及渦輪級的靜子和轉子部件，是大家在制造小型渦噴發(fā)動機的過程中的首選材料。同時該鋼的價位相對于更高級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)良的強度、耐腐蝕性和耐氧化性，在高溫環(huán)境下具有相當高的組織穩(wěn)定性。800H是一種通過高溫熱處理控制晶粒生長以及對C、Ti、Al含有量的控制，從而達到極高蠕變強度的合金。熔點為：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。具有良好的高溫強度，幾乎與NAS 600相當，且在使用過程中不會析出σ相而導致脆化，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，且對蠕變性能特性有要求時，則采用NAS 800H/NAS 800T。
NAS800用途：廣泛應用于各種化工成套設備、熱處理爐、以及在高溫環(huán)境下使用的材料。
總結得出：NAS800鎳基合金適用于制造小型渦噴發(fā)動機的燃燒室和主軸等部件。但由于價格相對昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發(fā)動機的模友直接使用。
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，屬于高級耐熱合金。并且，對各種酸和堿環(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用。熔點為：1371-1427℃
NAS600高溫特性：高溫下耐氧化性極佳，除了長期連續(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)境下的使用溫度標準如下。長期連續(xù)的空氣氧化環(huán)境 1100℃
NAS600用途：核電成套設備、熱交換器、各種化工用蒸發(fā)罐、酸及堿工業(yè)用機器、熱處理爐部件、補燃器部件、以及在高溫環(huán)境下使用的其他部件。
總結得出：NAS600鎳基合金適用于制造小型渦噴發(fā)動機的燃燒室和主軸等部件。但由于價格相對昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發(fā)動機的模友直接使用。
K418高溫合金
K418主要特征：在900℃以下具有良好的抗蠕變強度，熱疲勞性能和抗氧化性能。在高溫800℃下，其抗拉強度幾乎不變。
K418用途舉例：適合于在900℃以下工作的燃氣輪機的渦輪轉子葉片，導向器葉片和整鑄渦輪級及其他高溫零件。
建議：由網絡資料得知增壓渦輪結構復雜，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，葉片極易出現熱裂。作為高溫合金鑄件，熱裂是常見的鑄造缺陷之一，導致鑄造渦輪葉片毛培報廢率極高，這一問題的存在制約著鑄件產品的質量的提高。（來自網絡論文）
加工K418應考慮的事項：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 在保證刀具強度的條件下，應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 切削速度應選用較低，進給量選用中等偏小。4 充足的冷卻（建議：有條件的愛好者可以選擇液氮冷卻數控加工床）5 切削設備應選用高剛性，大功率設備�？偨Y得出： K418高溫合金完全可以應對小型大推力渦噴發(fā)動機的燃燒室，主軸，以及渦輪的鑄造，但由于其價位相對較高，對于剛剛接觸和了解到小型渦噴發(fā)動機的模友們不推薦直接使用。
以上內容為本人原創(chuàng)，其中數據多來源于網絡和相關書籍，本人只做以總結方便以后大家查閱。由于本人知識程度有限，內容有可能不全面或有錯誤，如發(fā)現當中錯誤或者有新的建議請及時提出。謝謝！
補充1：2樓朋友提出一種新的材料40CrNiMo4合金鋼
40CrNiMo4合金鋼介紹：有高的強度、韌度和良好的淬透性和抗過熱的穩(wěn)定性，但白點敏感性高，有回火脆性。焊接性較差，焊前需經高溫預熱，焊后需消除應力，經調質后使用。一般制作強度高
、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 白點敏感性：所謂白點敏感性，就是衡量鋼材加工中產生缺陷口的容易程度，是衡量氫含量的指標，越高則越敏感。白點對鋼的性能的影響：使鋼的機械性能大大下降，造成工件開裂、破壞或使用中嚴重失效，故在任何情況下，凡有白點缺陷的鋼材或工件都被禁止使用。
總結：該材雖有良好的力學性能，并且非常適用于制作高強度渦噴主軸部件，但由于材料處理時注意事項頗多，加工時比較困難，在沒有專業(yè)設備的情況和條件下不推薦使用該材料進行加工制造。
補充2，由liumy先生提出的材料40CrMn合金結構鋼
40CrMn合金結構鋼介紹：40Cr合金結構鋼調質處理后,具有良好的綜合機械性能,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.齒輪等機械制造業(yè)的零件.在航空工業(yè)、汽車工業(yè)、國防工業(yè)以及國民經濟等領域中也有廣泛應用.
40CrMn合金結構鋼化學成份：
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合金結構鋼力學性能：
抗拉強度 σb (MPa)：≥980(100) 屈服強度 σs (MPa)：≥785(80) 伸長率 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：40CrMn合金結構鋼用于較重要的調質零件，如交變負荷下工作的零件、中等轉速和中等負荷的零件。表面淬火后可作負荷和及耐磨性較高、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)的加工設備和條件的小型渦噴發(fā)動機愛好者可以優(yōu)先選擇使用40CrMn合金結構鋼來制造發(fā)動機的主軸零件。
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