製造材料總結範文
我是***，歡迎大家加入CHNJET中國噴氣愛好者原地！介於大家對小型渦噴發動機的熱愛以及對製造一個屬於自己小型渦噴發動機的追求，在此我寫下這點總結以備大家在製造和生產小型渦噴發動機的過程中對於製造材料產生疑惑時做以參考，同時在這裏也糾正一些剛剛瞭解到渦噴發動機和金屬材料的朋友們的一個直觀錯誤：選擇耐高温材料並不單單隻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，高温抗氧化性以及高温下金屬會產生晶粒長大效應等等因素。
相關名詞的解釋説明——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禦外界的能力就變小了，因此晶粒長大效應是判斷金屬在高温下性能好壞的重要指標。
大家在製造小型渦噴發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不鏽鋼，316L不鏽鋼，310S不鏽鋼，NAS800，NAS600和K418耐高温合金。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不鏽鋼，316L不鏽鋼，310S不鏽鋼，NAS800，NAS600都屬於“奧氏體不鏽鋼”奧氏體不鏽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製造微型渦噴發動機時所要了解到的一些特性。
SUS304
304不鏽鋼介紹：304不鏽鋼由於含碳量較低，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，適用於各種方法的焊接（備註：該鋼焊接後不需進行熱處理工藝）。
304不鏽鋼的抗氧化特性：1,該鋼在700-800℃氧化時具有優異的抗氧化性能，屬於完全抗氧化級。2,該鋼在900℃時表面形成的氧化膜開始脱落，屬於抗氧化級。3,該鋼在1000℃時屬於次抗氧化級。304不鏽鋼管最高使用温度在750度-860度但是，實際上達不到860度這麼高。450度時有個臨界點，情況如下：304不鏽鋼不易保持在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，從而改變不鏽鋼性能材質；而且，450的温度外加屈服力會使得奧氏體向馬氏體轉化。 説簡單通俗一點，經常在450度以上環境下使用，304不鏽鋼的性能和結構都發生變化。
總結得出：304不鏽鋼在900℃以下的熱空氣中具有穩定的抗氧化性，同時在900℃時304不鏽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，加温為1000℃時，晶粒的平均截距開始增大。所以在製造小型渦噴發動機時如果設計温度在600-900℃時不建議長期使用304不鏽鋼。但是，在模友製造過程中
如果受到經費的限制可以考慮用304不鏽鋼製造一個低推力的小型渦噴發動機的主軸，燃燒室及尾噴口。
SUS316L
316L不鏽鋼的抗氧化特性：1,該鋼在700-900℃屬於完全抗氧化級。2,該鋼在1000℃時屬於不抗氧化級。
總結得出：316L不鏽鋼在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，所以在此温度316L不鏽鋼的金屬性能開始下降產生脆化不再適合持續工作。同時316L不鏽鋼使用過程中受温度影響較大，因此，在製造小型渦噴發動機時不推薦使用316L不鏽鋼。
SUS310S
310S不鏽鋼介紹:310S不鏽鋼是奧氏體不鏽鋼，具有很好的抗氧化性和蠕變強度，在高温下能持續作業具有良好的耐高温性（備註：該合金鋼中含有較高百分比的鉻和鎳）
310S不鏽鋼特性：1,該鋼有着優秀的抗氧化性。2,該鋼使用温度在1000℃以下。3,該鋼在高温使用時強度高。4,該鋼有着奧氏體不鏽鋼所具有的無磁性和良好的焊接性。同時，310S不鏽鋼適用於各種爐用構件，最高工作温度位1200℃，連續使用温度為1150℃。
總結得出：310S不鏽鋼能適應嚴重氧化環境和高温環境，鑑於已經擁有相對推力較小的小型渦噴發動機的朋友的ECU數據中得出，小推力渦噴發動機的燃燒室可持續最高温為800度左右。所以在製造小型渦噴發動機時310S不鏽鋼能夠良好的勝任渦噴發動機的主軸，燃燒室，尾噴口及渦輪級的靜子和轉子部件，是大家在製造小型渦噴發動機的過程中的首選材料。同時該鋼的價位相對於更高級的鎳基合金材料也更為優惠。
NAS800（UNS NO8800）
NAS800介紹：NAS800是高鎳耐熱鋼，在高温下具有優良的強度、耐腐蝕性和耐氧化性，在高温環境下具有相當高的組織穩定性。800H是一種通過高温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高温特性：由於NAS800其Ni、Cr含量高，因此在高温環境下，對氧化以及滲碳的耐受性高，耐氧化性優於SUS 310S，甚至接近NAS 600。具有良好的高温強度，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℃以下的温度環境下采用NAS 800，而在更高的温度環境下，且對蠕變性能特性有要求時，則採用NAS 800H/NAS 800T。
NAS800用途：廣泛應用於各種化工成套設備、熱處理爐、以及在高温環境下使用的材料。
總結得出：NAS800鎳基合金適用於製造小型渦噴發動機的燃燒室和主軸等部件。但由於價格相對昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發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，
在高温下具有極佳耐氧化性，屬於高級耐熱合金。並且，對各種酸和鹼環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高温特性：高温下耐氧化性極佳，除了長期連續的空氣氧化環境之外，也可用在各種不同環境。對氮、氫以及滲碳也具有極佳耐受性，可用於各種熱處理爐。但容易受到潮濕的氯氣，溴氣的浸濁，必須加以注意。各種環境下的使用温度標準如下。長期連續的空氣氧化環境 1100℃
NAS600用途：核電成套設備、熱交換器、各種化工用蒸發罐、酸及鹼工業用機器、熱處理爐部件、補燃器部件、以及在高温環境下使用的其他部件。
總結得出：NAS600鎳基合金適用於製造小型渦噴發動機的燃燒室和主軸等部件。但由於價格相對昂貴不推薦剛剛接觸和了解小型渦噴發動機的模友直接使用。
K418高温合金
K418主要特徵：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。在高温800℃下，其抗拉強度幾乎不變。
K418用途舉例：適合於在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温零件。
建議：由網絡資料得知增壓渦輪結構複雜，葉片截面變化大，葉梢最薄處甚至僅為0.3mm因此採用K418合金澆注增壓器渦輪時，葉片極易出現熱裂。作為高温合金鑄件，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着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温硬度的刀具。2 在保證刀具強度的條件下，應儘量選擇較鋒利的刀刃既前角較小后角較大刀尖半徑儘量小。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牀）5 切削設備應選用高剛性，大功率設備。總結得出： K418高温合金完全可以應對小型大推力渦噴發動機的燃燒室，主軸，以及渦輪的鑄造，但由於其價位相對較高，對於剛剛接觸和了解到小型渦噴發動機的模友們不推薦直接使用。
以上內容為本人原創，其中數據多來源於網絡和相關書籍，本人只做以總結方便以後大家查閲。由於本人知識程度有限，內容有可能不全面或有錯誤，如發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定性，但白點敏感性高，有回火脆性。焊接性較差，焊前需經高温預熱，焊後需消除應力，經調質後使用。一般製作強度高
、塑性好的重要零部件，氮化處理後製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，並且非常適用於製作高強度渦噴主軸部件，但由於材料處理時注意事項頗多，加工時比較困難，在沒有專業設備的情況和條件下不推薦使用該材料進行加工製造。
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後,具有良好的綜合機械性能,良好的低温衝擊韌性和低的缺口敏感性且鋼的淬透性良好.廣泛用於製造杆軸、曲軸、連桿、連桿蓋、螺栓.齒輪等機械製造業的零件.在航空工業、汽車工業、國防工業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 ：允許殘餘含量≤0.035 磷 P ：允許殘餘含量≤0.035 鉻 Cr：0.80～1.10
鎳 Ni：允許殘餘含量≤0.030 銅 Cu：允許殘餘含量≤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 衝擊功 Akv (J)：≥47
衝擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥59(6) 硬度 ：≤207HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm
總結：40CrMn合金結構鋼用於較重要的調質零件，如交變負荷下工作的零件、中等轉速和中等負荷的零件。表面淬火後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、銷子等部件有着非常優異的性能，如果擁有專業的加工設備和條件的小型渦噴發動機愛好者可以優先選擇使用40CrMn合金結構鋼來製造發動機的主軸零件。
