K214（K14）合金板【百科】

K214（K14）合金板

K214合金，在工业领域也常被简称为K14合金，是一种以镍-铬为基体，通过添加铝、钛等元素进行沉淀强化，并含有微量硼、铈等元素以优化性能的高温固溶强化型变形合金。该合金在高温下具有优异的综合性能，是航空航天、能源化工等领域关键设备的重要材料。

一、 基本概述与命名

K214合金属于镍基高温合金系列。“K”系列命名通常源于其开发代号或沿袭历史称谓，K14是其常见的简称。它是一种主要通过固溶强化和部分γ‘相（Ni₃(Al, Ti)）沉淀强化来获得高温强度的合金。与一些更高强度的铸造合金相比，K214作为变形合金，具有良好的热加工塑性，能够通过锻造、轧制等工艺制成板材、棒材、丝材等，其中板材是其主要产品形式之一。

二、 主要化学成分

合金的成分设计旨在平衡高温强度、抗氧化性及工艺性能。其主要成分包括：

镍(Ni)：作为基体元素，提供稳定的面心立方奥氏体结构，保证合金的高温组织稳定性和耐蚀基础。

铬(Cr)：主要提供优异的抗氧化和抗热腐蚀能力，形成致密的Cr₂O₃保护膜。

铝(Al)和钛(Ti)：关键的沉淀强化元素，在热处理过程中析出共格的γ‘相（Ni₃(Al, Ti)），显著提高合金的高温强度和蠕变抗力。

微量硼(B)、铈(Ce)等：通常作为晶界强化元素加入，能偏聚于晶界，改善晶界状态，提高持久寿命和塑性。

三、 核心性能特点

优异的高温强度与蠕变性能：在750-950℃的温度范围内，K214合金能保持较高的抗拉强度和出色的抗蠕变能力，使其适合在高温受力环境下长期工作。

良好的抗氧化性：高铬含量使其在高温燃气环境中能形成稳定且附着力强的氧化膜，有效防止内部组织进一步氧化。

中等的热加工塑性：相较于铸造高温合金，K214合金可通过常规热加工手段成型，工艺适应性较好。

一定的耐蚀性：对多种苛刻环境，如某些含硫气氛，具有一定的抵抗能力。

四、 制造与加工工艺

K214合金板通常采用真空感应熔炼加电渣重熔或真空自耗重熔的双联或三联工艺冶炼，以确保高纯净度和成分均匀性。铸锭经过均匀化处理后，进行高温锻造开坯，再通过热轧工艺制成所需规格的板材。板材最终需经过固溶热处理以获得所需的组织状态和性能匹配。由于其高温变形抗力较大，且对热加工参数敏感，因此对轧制温度、变形量控制有较高要求。

五、 主要应用领域

凭借其耐高温、抗氧化的特性，K214合金板广泛应用于以下领域：

航空航天：主要用于制造航空发动机的燃烧室部件、加力燃烧室板材件、隔热屏等高温非转动件。这些部件工作温度高，但承受的应力相对较低，正适合此类合金的特性。

能源动力：用于制造燃气轮机的高温静止部件，如火焰筒、过渡段等。

工业炉具：作为高温热处理炉的辐射管、马弗罐、高温夹具等材料。

化工领域：用于制造高温裂解管、炉管等耐热构件。

六、 使用注意事项

热处理制度敏感：合金的性能高度依赖于固溶和时效热处理工艺，必须严格按照规定的温度和时间执行，以控制γ‘相的尺寸和分布。

焊接性能：该合金可焊性尚可，但属于可沉淀强化合金，焊接时存在产生裂纹的倾向，需采用特定的焊接材料和工艺（如氩弧焊），焊后通常需要进行适当的热处理以恢复接头性能。

低温脆性：在较低温度下加工或使用时，需要注意其塑性会有所下降。

加工硬化倾向：在冷成形或机加工过程中，合金有较快的加工硬化速率，可能需要中间退火工序。

总结而言，K214（K14）合金板是一种技术成熟、性能可靠的中高温段固溶强化型镍基变形高温合金。它在高温强度、抗氧化性与工艺成型性之间取得了良好平衡，是制造800-1000℃范围内使用的关键高温薄壁结构件的经典材料，在我国的航空航天和高端装备制造中发挥着重要作用。