铬合金

[拼音]：gehejin

[外文]：chromium alloys

以铬为基加入其他元素组成的合金，属难熔合金。与金属镍相比，金属铬熔点高(1860℃)，比强度大（强度和密度之比），具有良好的抗氧化性能和抗高硫、柴油燃料、海水腐蚀性能。20世纪50年代中期开始了铬合金高温材料的研究。由于铬合金的塑性－脆性转变温度高于室温，特别高温下暴露在空气中，因氮的渗入，使合金塑性变坏，冲击韧性也不能达到要求，使铬合金在用作高于镍基高温合金使用温度的喷气发动机的涡轮叶片和导向叶片方面未能得到发展和应用。60年代初，美国斯克拉格斯(D.V.Scruggs)等研制出弥散强化型 Cr-MgO合金(Chrome-30)有较好的室温塑性，在 1000～1200℃温度下，材料表面形成MgO·Cr2O3尖晶石结构，因而合金具有抗高温氧化和抗熔蚀性。这种合金已用作制造燃气轮机的火焰稳定器、乙烯分馏炉中的热电偶套管等部件。几种典型铬合金的成分和塑性－脆性转变温度见下表。

提高室温塑性和降低塑性-脆性转变温度，乃是发展铬合金的关键。间隙元素氮、氧和碳对铬的室温塑性有明显的影响。它们的极限含量分别为20、200和 200ppm。用低间隙元素的原料，添加可净化杂质的合金无素（如钇、镧等）能提高铬合金的室温塑性。采用粉末冶金工艺制备弥散型合金则是提高室温塑性的另一途径。

铬合金的固溶强化元素有钽、铌、钨、钼等。沉淀强化相主要有 ⅣA族和 ⅤA族元素的硼化物、碳化物和氧化物。有的合金采用固溶强化和沉淀强化相结合的方法来提高它们的强度，如 C-207和 Cl-41[Cr-7.1Mo-2 Ta-0.09 C-0.1(Y+La)]是用钨或钼固溶强化的，同时也有碳化物沉淀强化，并含有少量钇或钇和镧作净化剂，以改善抗氧化性能。这两种合金在1093～1149℃温度范围内，都有较高的抗拉强度（10～15kgf／mm2）。Alloy E、AlloyJ（Cr-2Ta-0.5Si）和AlloyH(Cr-2 Ta-0.5 Si-0.5 R) 有共同的化学成分Cr-2Ta-0.5Si，并各自加入少量其他成分，其强度低于C-207和Cl-41，但塑性-脆性转变温度也较低。BX-4合金是铸造合金，强度比C-207合金稍高，但塑性较差（见金属的强化）。

生产铬合金锭坯可采用熔炼工艺或粉末冶金工艺。熔炼铬合金主要用自耗电弧熔炼工艺，也可采用感应熔炼工艺。铬的蒸气压高，熔炼时应充惰性气体保护。弥散型Cr-MgO型合金系是将电解铬粉末、MgO粉末和其他元素粉末混合，用粉末冶金工艺制备的。铬合金锭先在约1200℃温度下挤压开坯，然后在800～900℃温度下锻造和轧制成材。塑性加工时，材料需用软钢包套；加工后用酸洗去除。丝材生产是将挤压棒料在旋锻机上继续变形加工。加工期间的中间退火温度随加工总变形量的增大而递减。最后，在200～250℃温度下拉拔成直径0.1～0.5毫米的丝材。

参考书目

A. H. Sully & E. A. Brandes，Chromium，2nd ed.，Butterworths，London，1967.Ductile Chromium and Its Alloys， American Society for Metals，Cleveland，Ohio，1957.