1.概述
GH合金是一种采用Y[Ni?(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金,在℃以下表现出优异的耐腐蚀和抗氧化性能,在℃以下具有较高强度,在℃以下展现出出色的耐松弛性能。此外,该合金还具备良好的成形性能和焊接性能。主要应用于制造航空发动机以下℃工作条件下要求高强度和耐腐蚀性的环形件、结构件和螺栓等零部件,以及℃以下中等或较低应力条件下要求耐松弛性的平面弹簧和螺旋弹簧。它还适用于制造气轮机涡轮叶片等零部件。合金的品种包括板材、带材、棒材、锻件、环形件、丝材和管材等。
1.1材料牌号:GH
1.2相近牌号:InconelX-(美国)、NiCr15Fe7TiAl(德国)、NCl5FeTNbA(法国)、ATGF(法公司)、NCF(日本)。
1.3材料的技术标准:
Q/3B-《GH合金毛细管材》
Q/3B-《GH合金丝材》
Q/3B—《GH合金冷轧板材、带材》
1.4化学成分(见表):
1.5热处理制度
板、带、管材供应状态的固溶热处理制度为℃±15℃,空冷。材料及零件的中间热处理制度,可选择以下工艺:
退火:~℃,水冷
焊接件焊接前退火:℃,1小时
焊接件消除应力退火:℃,保温2小时
消除应力退火:℃±15℃,24小时,空冷
1.6品种规格与供应状态
可供应各种规格的棒材、锻件、环形件、热轧板、冷轧板、带材、管材和丝材。
板材和带材通常经过热轧或冷轧、退火或固溶、酸洗抛光后供应。
棒材、锻件和环形件可以供应锻态或热轧状态;也可以在锻后经过固溶处理供应;棒材可以经过固溶后磨光或车光供应,在订单要求时也可以供应冷拉状态。
管材供应时进行固溶处理并清除氧化皮。
丝材可以供应固溶状态;对于直径或厚度小于6.35mm的丝材,可以进行50%~65%的冷拉变形;对于直径或边长大于6.35mm的丝材,可以进行不小于30%的冷拉变形;对于直径或边长不大于0.65mm的丝材,可以根据要求进行不小于15%的冷拉变形。
1.7熔炼与铸造工艺
合金的制备采用电弧炉加真空自耗重熔、真空感应加电渣、电渣加真空自耗重熔或真空感应加真空自耗重熔工艺。
1.8应用概况与特殊要求
GH合金主要用于制造航空发动机工作温度在℃以下的耐腐蚀的平面波形弹簧、周向螺旋弹簧、螺旋压簧、弹簧卡圈和密封圈等零部件。
2.物理及化学性能
2.1热性能
熔化温度范围:~℃。
2.2密度
密度:p=8.25g/cm3
2.3电性能
50℃时的电阻率:p=1.22×10??Ω·m
4.组织结构
4.1相变温度
Y相开始析出温度约为℃,析出峰约为℃,℃开始回溶,到℃时几乎全部溶解。
4.2时间-温度-组织转变曲线
4.3合金组织结构
经标准热处理后,合金的组织由Y基体、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M?Cs碳化物和Y[Ni(Al,Ti、Nb)]相组成,Y含量大约为14.5%,是合金的主要强化相。
5.工艺性能与要求
5.1成形性能
合金的锻造温度在~℃之间易于成形。钢锭开坯锻造时,加热温度可在℃。为获得良好的组织和性能,随后的锻造加热温度应较低。终锻温度不应低于℃。在剧烈成形工序后,应进行固溶处理。
5.2焊接性能
合金具有良好的焊接性能,可进行多种焊接。大截面零件的熔焊较为困难,而小截面零件和薄板的焊接性能较好。焊接必须在退火或固溶处理后进行,焊后应进行消除应力处理,采用℃,保温0.5小时,或℃保温2小时。焊接组合件随后进行时效处理,可获得近似完全热处理状态的强度。
5.3零件热处理工艺
零件的热处理应在无硫的中性或还原性气氛中进行,以避免硫化。应避免在~℃之间进行“热-冷”处理。大截面零件固溶处理后应在空气中冷却。
成品零件最终热处理:
对于在℃以上工作、要求最佳持久蠕变性能的零部件:
固溶:℃±15℃,保温2~4小时,空冷;
时效:℃士15℃,保温24小时,空冷+℃士15℃,保温24小时,空冷。
对于在℃以下工作、要求最佳室温和高温拉伸性能的零部件:
固溶:℃±15℃,保温1小时,空冷;
时效:℃±15℃,保温8小时,以50℃/h炉冷到℃±10℃,保温8小时,空冷。
环形件一般采用以下热处理制度:
固溶:℃±15℃,保温2~4小时,空冷;
时效:℃±15℃,保温24小时,空或炉冷+℃±15℃,保温20小时,空冷。
棒材与锻件在℃以下温度使用时,采用以下制度进行热处理:
均匀化:℃±15℃,保温24小时,空冷;
时效:℃±15℃,保温20±1小时,空冷。
退火状态的板材和带材以及用于制作弹簧的板、带和丝材,采用以下制度进行热处理:
时效:1)℃士15℃,保温20小时,空冷。
2)℃士10℃,保温1小时,空冷。
固溶:℃±15℃,保温1小时,空冷;
时效:℃±10℃,保温8小时,以50℃/h冷却到℃士10℃,保温8小时,空冷。
5.4表面处理工艺
5.5切削加工与磨削性能
合金可以在各种状态下进行机械加工,退火或固溶状态下机械加工性能良好。
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