열처리는 특히 극심한 고온 및 강 스트레스 조건 하에서 강도, 크리프 저항, 피로 내구성 및 미세 구조적 안정성과 같은 기계적 특성을 향상시키기 위해 적합한 초고속의 중추적 인 과정입니다. 특정 절차는 합금 조성 (니켈 기반, 코발트 기반 또는 철 기반) 및 의도 된 응용 분야에 따라 다르지만 주요 기술에는 다음이 포함됩니다.
솔루션 어닐링
이 단계에는 상속도의 침전물 (예 : '또는 카바이드)을 용해시키고 균일 한 균질 한 고체 용액을 달성하기 위해 초고 합금을 고온 (일반적으로 합금에 따라 900-1250도)으로 가열하는 것이 포함됩니다. 빠른 냉각 (물, 오일 또는 강제 공기에서의 담금질) 은이 미세 구조를 "동결"하여 거친 침전물이 개혁되는 것을 방지합니다. 솔루션 어닐링은 연성을 향상시키고 강수 경화를 통해 후속 강화를위한 합금을 준비합니다. 예를 들어:
니켈 기반 Inconel 718은 용해시키기 위해 ~ 980 도로 용액이 매개되어 있습니다.
코발트 기반 헤인즈 25는 크롬 및 텅스텐 분포를 균질화하기 위해 ~ 1150 도의 솔루션 어닐링을 겪습니다.
노화 (강수 경화)
솔루션 어닐링 후, 노화는 합금을 장기간 (몇 시간에서 일까지) 더 낮은 온도 (600-850도)로 가열하여 미세하고 균일하게 분산 된 금속 간 침전물의 형성을 유도하는 것을 포함합니다. 이러한 코발트 기반 합금에서 니켈 기반 합금 또는 화장실에서 이러한 침전물 (예 : '-ni₃ (Al, Ti))는 탈구 운동에 대한 장벽으로 작용하여 강도를 크게 증가시킨다. 많은 슈퍼 합금은 최적의 결과를 위해 다단계 노화를 사용합니다.
Inconel 718은 2 단계 노화 과정을 사용합니다 : 8 시간 동안 720도 (퍼니스 냉각 620도) + 620 정도, 에어 냉각제, 조밀 한 "침전물을 형성합니다.
고강도 니켈 기반 합금 인 René 95는 강도와 크리프 저항의 균형을 맞추기 위해 24 시간 동안 1 시간 동안 870도 + 650 정도입니다.
뜨거운 등방성 프레스 (엉덩이)
고관절은 불활성 가스 (예 : Argon)에서 고온 (최대 1200도)과 고압 (100-200 MPa)을 결합하여 내부 다공성을 제거하고, 공극을 줄이고, 미세 구조를 균질화합니다. CMSX-4 (단일 결정 니켈 기반 합금), 피로 수명 향상 및 터빈 블레이드의 결함 관련 장애 감소와 같은 주조 또는 분말-금속성 슈퍼 합금에 특히 중요합니다.
스트레스 구호 어닐링
가공, 용접 또는 형성 후 수행 된이 공정은 1 차 미세 구조를 변경하지 않고 잔류 응력을 완화하기 위해 합금을 500-800 도로 가열합니다. 로켓 노즐 또는 원자로 부품과 같은 구성 요소에 필수적인 서비스 중 균열을 방지합니다.
곡물 크기 최적화
열처리는 곡물 크기를 제어하여 특성의 균형을 맞출 수 있습니다. 미세 곡물은 저온 인장 강도를 향상시키는 반면, 거친 입자는 고온에서 크리프 저항을 향상시킵니다. 예를 들어:
터빈 디스크 (높은 회전 응력에 따라) 어닐링 중에 제어 된 냉각을 통해 세밀한 슈퍼 합금 (예 : UDIMET 720)을 사용하십시오.
터빈 블레이드 (극한 열에 노출)는 종종 거친 입자 또는 단일 결정 슈퍼 합금 (예 : PWA 1480)을 사용하여 크리프 저항을 극대화합니다.
"가장 강한"초대형을 정의하는 것은 컨텍스트에 의존하기 때문에 복잡합니다 : 온도, 응력 유형 (인장, 크리프, 피로) 및 환경 조건 (부식, 산화)이 역할을합니다. 그러나 특정 시나리오에서 몇 가지 초대형이 뛰어난 강점으로 두드러집니다.
GRX-810
NASA에서 개발 한 3D 프린트 니켈 기반 슈퍼 합금은 특별한 강도와 내구성을 나타냅니다. 고온에서 최첨단 3D 인쇄 슈퍼 합금 (예 : Inconel 718)보다 두 배나 강하며 (~ 1093도), 크리프에 1,000 배 더 강한 (일정한 응력 하에서 느린 변형). 그것의 강점은 나노 스케일의 독특한 미세 구조에서 발생하여 산화물과 산화물이 발생하여 과도한 차량과 로켓 엔진에 이상적입니다.
르네 95
항공 우주에서 널리 사용되는 니켈 기반의 슈퍼 합금 인 René 95는 탁월한 인장 강도 (실온에서 최대 1,600 MPa)와 높은 온도에서 크리프 저항을 제공합니다. 그 강도는 밀집된 '침전물 네트워크에서 비롯되므로 터빈 디스크와 같은 스트레스가 많은 구성 요소에 최고의 선택이됩니다.
합금 718plus
Inconel 718, 718plus의 고급 버전은 "더 안정적인 단계로 침전물을 대체하고, 더 높은 온도 (최대 700도)에서 강도를 높이고 1,300 MPa를 초과하는 인장 강도를 유지하면서 차세대 가스 터빈 엔진에 적합한 크리프 내성을 제공합니다.
코발트 기반 합금 (예 : Haynes 188)
실온에서 니켈 기반 합금보다 일반적으로 덜 강하지 만, Haynes 188과 같은 코발트 기반 슈퍼 합금은 고온 강도 및 산화 저항성 (최대 1,100도)에서 뛰어납니다. 이들의 강도는 텅스텐과 크롬에 의한 고체 해결에서 유래하여 제트 엔진 연소 챔버에 중요합니다.
GRX-810고온 강도와 크리프 저항력 측면에서 가장 강한 것으로 인용되는 반면, René 95 및 718plus는 실온 및 중간 정도의 온도 인장 강도에서 지배적입니다. "가장 강한"레이블은 궁극적으로 필요한 특정 성능 기준에 따라 다릅니다.
