小型渦噴發(fā)動機制造材料總結(jié)

小型渦噴發(fā)動機制造材料總結(jié)我是王開心，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(jié)以備大家在制造和生產(chǎn)小型渦噴發(fā)動機的過程中對于制造材料產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)生晶粒長大效應(yīng)等等因素。相關(guān)名詞的解釋說明一一晶粒長大效應(yīng)：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(yīng)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(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)動機時所要了解到的一些特性。SUS304304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°C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900C時表面形成的氧化膜開始脫落，屬于抗氧化級。3,該鋼在1000C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，會稀釋碳周圍的銘，形成碳化銘，造成貧銘區(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使得奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化。說簡單通俗一點，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?？偨Y(jié)得出:304不銹鋼在900C以下的熱空氣中具有穩(wěn)定的抗氧化性，同時在900C時304不銹鋼具有較小的晶粒尺寸，在800-1000C時產(chǎn)生了奧氏體晶粒長大效應(yīng),加溫為1000C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(shè)計溫度在600—900C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(jīng)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。SUS316L316L不銹鋼的抗氧化特性:1,該鋼在70O-900°C屬于完全抗氧化級。2,該鋼在1000°C時屬于不抗氧化級?？偨Y(jié)得出：316L不銹鋼在8O0-1000C時產(chǎn)生了奧氏體晶粒長大效應(yīng)，在100OC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(chǎn)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。SUS310S310S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銘和鎳）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1000C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(gòu)件，最高工作溫度位1200C，連續(xù)使用溫度為1150C?？偨Y(jié)得出:310S不銹鋼能適應(yīng)嚴重氧化環(huán)境和高溫環(huán)境，鑒于已經(jīng)擁有相對推力較小的小型渦噴發(fā)動機的朋友的ECU數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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。NAS80OCUNSNO8800)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°CNAS800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SUS310S,甚至接近NAS600。具有良好的高溫強度，幾乎與NAS60O相當，且在使用過程中不會析出。相而導致脆化,廣泛用作耐熱材料。一般在600C以下的溫度環(huán)境下采用NAS800,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NAS800H/NAS800T。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?？偨Y(jié)得出：NAS8OO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。NAS600(UNSN06600)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(yīng)用。熔點為：1371-1427°CNAS600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，漠氣的浸濁，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1100CNAS600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?？偨Y(jié)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900C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800C下，其抗拉強度幾乎不變。K418用途舉例:適合于在900C以下工作的燃氣輪機的渦輪轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)資料得知增壓渦輪結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(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: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(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?？偨Y(jié)得出：K418高溫合金完全可以應(yīng)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(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。由于本人知識程度有限,內(nèi)容有可能不全面或有錯誤，如發(fā)現(xiàn)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(jīng)高溫預熱，焊后需消除應(yīng)力，經(jīng)調(diào)質(zhì)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(chǎn)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?？偨Y(jié):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(shè)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(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(jīng)濟等領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用.40CrMn合金結(jié)構(gòu)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銘Cr:0.80?1.10鎳Ni:允許殘余含量＜0.030銅Cu：允許殘余含量＜0.03040CrMn合金結(jié)構(gòu)鋼力學性能:抗拉強度ob(MPa)：^980(100)屈服強度os(MPa)：N785(80)伸長率55(%)法9斷面收縮率W(%):N45沖擊功Akv(J):N47