[科普中国]-铬合金

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。

合金化原理铬中加入固溶合金化元素能提高合金的强度，但是塑性变坏，只有加入那些与间隙杂质元素——碳、氧、氮有更高亲和力的元素，如铈、钛、钇等才能改善其塑性。这是因为这些元素能与间隙杂质生成沉淀，减少基体中的固溶含量。它们常被称为“净化剂”。当钇含量为0.1%～0.2%时，合金的塑性得到改善。沉淀或弥散强化能提高铬合金的高温抗蠕变性能，并且沉淀相或弥散相也使合金的塑性改善，所以发展沉淀强化或弥散强化的铬合金较为有利。

合金种类主要有弥散强化合金和沉淀强化合金。

（1）弥散强化合金。60年代初美国人斯克拉格斯（D.M Scruggs）用粉末冶金法在铬中加入氧化镁，制成了弥散强化合金Chrome 30（Cr-0.5Ti-6MgO）。此合金有比较好的室温塑性和高温抗氧化性。这是由于在1000～1200℃氧化性气氛中，合金表面的氧化铬和氧化镁形成尖晶石MgO·Cr2O3结构，因此提高了高温抗氧化性能。它在高热流条件下有良好性能，已用作热电偶套管等。但合金的室温冲击韧性仍很低，在240℃以上才有好转。

（2）沉淀强化合金。铬钽合金系列是以Cr-2Ta为基础加入生成沉淀相的元素而制成的合金，具有良好的抗蠕变性能和一定的室温塑性。合金Cr-2Ta-0.1C是以碳化钽为沉淀相，这类合金还有Cr-2Ta-0.1Ti-0.5Si、Cr-2Ta-0.05B-0.05Zr-0.1C等。此外，其他成分的合金还有Cr-0.3Y-2.4Ti-0.5Zr-0.5C，这些合金是以碳化钛、碳化锆作沉淀相，并加入钇为净化剂。合金Cr-0.5Ti-0.1N是以氮化钛为沉淀相。但是这些合金的室温冲击韧性都较差，只在200℃以上才有好转。表中列出几种铬合金的蠕变断裂性能和冲击韧性。固溶强化的铬合金较少，前苏联牌号的合金BX4是高合金化的铬合金，主要合金元素为镍、钨。钨含量高达38%，在高温腐蚀性气氛中使用。

几种铬合金的蠕变断裂性能及冲击塑脆转变温度

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制取工艺铬合金坯锭可用熔炼法或粉末冶金两种方法制取。由于铬的蒸气压高，熔炼时需用惰性气体保护。用碘化铬或氢气精炼的电解铬为原料，加入合金元素，经熔炼可得到高质量的坯锭。弥散强化型合金可以用粉末冶金方法直接在铬中加入弥散相化合物而得到。塑性加工可用挤压开坯，然后锻造或轧制，采用软钢包套以利变形，加工后用酸洗去除钢套。一些铬合金靶材也可用热等静压成形。1

合金强化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/mm）。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。2

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学