特性和應(yīng)用:GH4080A是以鎳-鉻為基體,添加鋁、鈦形成γ′相彌散強(qiáng)化的高溫合金,除鋁含量略高外,其他與GH4033相近,使用溫度700~800℃,在650~850℃具有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷、熱加工性能良好 。GH4080A合金主要用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件、葉片鎖板等零件。是常見汽車高溫連接緊固件材料牌號(hào)。該材料制作的高強(qiáng)度螺栓抗拉強(qiáng)度1000~1300Mpa,螺母應(yīng)力為1057Mpa,硬度HV320~417
物理性能:
熔點(diǎn)℃ :1320-1365;258°C彈性模量(GPa):211;20°C~553°C熱膨脹系數(shù)(10 -6 /°C):23;熱導(dǎo)率: 溫度:258°C/553°C, 熱導(dǎo)率(W/m.°C):44.3/42.2;258°C比熱容(J/kg.°C):433;14°C電阻率( Ω.mm 2/m):0.14;553°C密度(kg/dm 3 ): 242;553°C泊松系數(shù): 422
?范圍:
—本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高溫合金冷拉棒材的尺寸、外形及允許偏差、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證書等。
—本標(biāo)準(zhǔn)適用于高溫合金冷拉棒材,可用于制造工業(yè)緊固件等零件。
?尺寸、外形及允許偏差
—公稱直徑8~45mm的圓形棒材,公稱邊長(zhǎng)為8~30mm的方形棒材,其尺寸允許偏差應(yīng)符合GB/T 905-1994中h11級(jí)或h12級(jí)的規(guī)定,應(yīng)在合同中注明。內(nèi)切圓公稱直徑為8~36mm的六角形棒材,其尺寸允許偏差為GB/T 905-1994 h12級(jí)。
?交貨狀態(tài)原件中有具體規(guī)定
GH4080A棒材是一種以鎳 - 鉻為基體,添加鋁、鈦元素形成γ′相沉淀硬化相的高溫合金材料。以下是關(guān)于它的一些詳細(xì)信息:
化學(xué)成分
主要含有鎳(Ni)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al)、碳(C)等元素。其中鎳含量較高,一般在余量至21%之間,鉻含量在18%至21%之間,鋁含量約1%,鈦含量在1.8%至2.7%之間。
物理性能
密度:約為8.15g/cm3或8.19g/cm3。
熔點(diǎn):1320℃至1365℃之間。
熱導(dǎo)率:在100℃至900℃之間,熱導(dǎo)率為12.11W/(m·K)至27.66W/(m·K)。
線脹系數(shù):在25℃至800℃之間,線脹系數(shù)約為12.6×10^-6/℃。
彈性模量:約為211GPa或222GPa。
比熱容:433J/kg·°C。
電阻率:在20℃時(shí),電阻率為0.14Ω·mm2/m。
力學(xué)性能
抗拉強(qiáng)度:一般大于1000MPa,具體數(shù)值可能因產(chǎn)品規(guī)格和熱處理狀態(tài)而有所不同。
屈服強(qiáng)度:大于550MPa。
延伸率:大于20%。
硬度:固溶處理加時(shí)效處理后,硬度一般大于等于285HBW。
工藝性能
鍛造性能:鋼錠加熱溫度通常為1120℃至1150℃,開鍛溫度不低于1000℃,停鍛溫度不低于950℃。
焊接性能:可以進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接氬弧焊和縫焊,但需注意控制焊接參數(shù),以防止焊接缺陷的產(chǎn)生。
切削加工與磨削性能:在完全熱處理狀態(tài)下具有的機(jī)加工性能,但由于其高硬度,對(duì)切削刀具的要求較高,需要使用合適的刀具和切削參數(shù)進(jìn)行加工。
應(yīng)用領(lǐng)域
主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板零件等。此外,也可用于制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的緊固件和葉片、火車用的氣門和軸件,以及艦船發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門等。
GH4080A研磨棒的制造工藝主要包括以下步驟:
冶煉
真空感應(yīng)熔煉(VIM):在真空環(huán)境下,通過電磁感應(yīng)加熱金屬原料,使其熔化并混合均勻。這種方法可有效減少合金中的氣體雜質(zhì)和有害元素含量,提高合金的純凈度,常用于生產(chǎn)的鎳基合金母材。
電渣重熔(ESR):利用電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的熱量來熔化金屬電極,使金屬液滴落入結(jié)晶器中凝固成錠。此方法能進(jìn)一步去除雜質(zhì),改善合金的純凈度和組織均勻性,對(duì)于大型鎳基合金鑄錠的生產(chǎn)具有重要作用。
熱加工
鍛造:將鎳基合金加熱到合適的溫度后,通過鍛壓機(jī)施加外力,使其發(fā)生塑性變形,從而改變合金的形狀和微觀結(jié)構(gòu)。鍛造可以提高合金的致密度和力學(xué)性能,消除鑄造過程中產(chǎn)生的氣孔、疏松等缺陷,使合金組織更加均勻,適用于生產(chǎn)對(duì)性能要求較高的零部件,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等。
軋制:將鎳基合金坯料通過一對(duì)旋轉(zhuǎn)的軋輥進(jìn)行壓制,使其厚度逐漸減小,長(zhǎng)度和寬度增加。軋制可分為熱軋和冷軋,熱軋一般在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行,有助于改善合金的加工性能和微觀組織;冷軋則在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行,可使合金獲得更高的強(qiáng)度和硬度。
熱處理
固溶處理:將合金加熱到高溫單相固溶體相區(qū)內(nèi)的適當(dāng)溫度,保持一定時(shí)間后快速冷卻,使過剩相充分溶解,形成過飽和固溶體,從而獲得的塑性和較低的強(qiáng)度。
時(shí)效處理:經(jīng)固溶處理后的過飽和固溶體在室溫或較高溫度下放置一定時(shí)間,發(fā)生沉淀析出,形成彌散分布的強(qiáng)化相粒子,使合金的強(qiáng)度、硬度和韌性顯著提高。
表面處理
噴砂:采用壓縮空氣為動(dòng)力,以形成高速噴射束將磨料(如河砂、海砂、石英砂等)高速噴射到需要處理的零件表面,使零件表面的外表面機(jī)械性能發(fā)生變化。
酸洗:利用酸溶液去除金屬表面上的氧化皮和銹蝕物,同時(shí)也可以在一定程度上改善表面光潔度。
高溫合金分為三類材料:760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料,抗拉強(qiáng)度800MPa?;蛘哒f是指在760--1500℃以上及一定應(yīng)力條件下長(zhǎng)期工作的高溫金屬材料,具有的高溫強(qiáng)度,良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能,已成為軍民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料。
按照現(xiàn)有的理論,760℃高溫材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型、沉淀強(qiáng)化型、氧化物彌散強(qiáng)化型和纖維強(qiáng)化型等。高溫合金主要用于制造航空、艦艇和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機(jī)盤和燃燒室等高溫部件,還用于制造航天、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工設(shè)備以及煤的轉(zhuǎn)化等能源轉(zhuǎn)換裝置。
氣閥材料是制造汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣閥的材料,氣閥在高溫燃?xì)飧g、高負(fù)荷及高應(yīng)力作用等惡劣環(huán)境下工作,排氣閥承受的溫度高達(dá)600-800℃。常用的氣閥合金有兩種,一種是Alloy 80A,一種是Alloy 751,以ALLOY 80A合金為基礎(chǔ)研發(fā)出來的有Alloy 31V 氣閥合金,Alloy LF8 新型氣閥合金,Alloy LF2,Alloy 3015
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基,能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料,具有的高溫強(qiáng)度,良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能,又被稱為“超合金,”主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。
GH4169
沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金
GH4169是一種沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金,在-253~650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)及擠壓模具中,在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。
外文名GH4169
主要形式棒材、板材,帶材、管材
主要用途航空發(fā)動(dòng)機(jī)、核能工業(yè)、石油領(lǐng)域應(yīng)用的零件
特 點(diǎn)合金組織對(duì)熱加工工藝特別敏感
制 造各種形狀復(fù)雜的零部件
熔化溫度范圍1260~1320℃
該合金的另一特點(diǎn)是合金組織對(duì)熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能的相互關(guān)系,可針對(duì)不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程,就能獲得可滿足不同強(qiáng)度級(jí)別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等??芍瞥杀P、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機(jī)匣等零部件在航空上長(zhǎng)期使用。 [1]
材料牌號(hào)
GH4169GH169
相近牌號(hào)
Inconel718(美國(guó)),NC19FeNb法國(guó)
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB 2612-1996 《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
Q/6S 1034-1992 《高溫緊固件用GH4169合金棒材》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 4048-1993 《YZGH4169合金棒材》
Q/3B 4050-1993 《GH4169合金板材》
Q/3B 4051-1993 《GH4169合金絲材》
GB/T14992-2005 《高溫合金》
化學(xué)成分
該合金的化學(xué)成分分為3類:標(biāo)準(zhǔn)成分、成分、高純成分。成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮,從而減少碳化鈮的數(shù)量,減少疲勞源和增強(qiáng)強(qiáng)化相的數(shù)量,提高抗疲勞的含量,提高材料的純度和綜合性能。
核能應(yīng)用的GH4169合金,需控制硼的含量(其他元素成分不變),具體含量有工序雙方協(xié)商確定。當(dāng)ω(B)≤0.002%時(shí),為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別,合號(hào)為GH4169A。
熱處理制度
合金具有不同的熱處理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量,從而獲得不同級(jí)別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類:
Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內(nèi)均無δ相,存在缺口敏感性,但對(duì)提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
經(jīng)此制度處理后,材料中的δ相較少,能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱為直接時(shí)效熱處理制度。
規(guī)格與狀態(tài)
可供應(yīng)模鍛件(盤、盤整體鍛件)、餅、環(huán)、棒(鍛棒、軋棒、冷拉棒)、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等。交貨狀態(tài)有供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤裝交貨。
工藝
合金的冶煉工藝分為3類:真空感應(yīng)電渣重熔;真空感應(yīng)加真空電弧重熔;真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔??筛鶕?jù)零件的使用要求,選擇所需的冶煉工藝,滿足應(yīng)用要求。
應(yīng)用與要求
制造航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)中各種靜止件和轉(zhuǎn)動(dòng)件,如盤、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件;制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架;制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。
近年來,在對(duì)該合金研究不斷深化和對(duì)該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上,為提和降低成本,發(fā)展了很多工藝:真空電弧重熔時(shí)采用氦氣冷卻工藝,有效的減輕鈮偏析;采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件,降低成本和縮短生產(chǎn)周期;采用超塑成形工藝,擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
用該合金制造的渦輪盤、甩油盤、整體轉(zhuǎn)子、軸、緊固件等零件已按照發(fā)動(dòng)機(jī)所用的型號(hào)規(guī)范,在發(fā)動(dòng)機(jī)零、部件試驗(yàn)中通過了超轉(zhuǎn)、破裂、低循環(huán)疲勞試驗(yàn);通過了高空臺(tái)試車個(gè)長(zhǎng)期(壽命)試車及試飛發(fā)射的考核,達(dá)到了設(shè)計(jì)和應(yīng)用的要求。
物化性能
GH4169性能
因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快,易形成富鈮的黑斑;熔速慢,會(huì)形成貧鈮的白斑;電極棒表面質(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋,均易導(dǎo)致白斑的形成,所以,提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重,采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝確保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時(shí)間,根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析程度直接相關(guān)。
生產(chǎn)中采用的1160℃,20h+1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,
因此建議采用以下工藝:
1.1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h。
經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求,結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件時(shí),中間退火溫度和終端溫度根據(jù)零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定,一般情況下,鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。
預(yù)熱
工件在加熱之前和加熱過程中都進(jìn)行表面清理,保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點(diǎn)金屬,GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標(biāo)記的油漆、粉筆、潤(rùn)滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%,城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3,石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐好要具有較的控溫能力,爐氣為中性或弱堿性,應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動(dòng)。
熱加工
GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式,熱加工后應(yīng)及時(shí)退火以得到佳的性能。熱加工時(shí)材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限,為了加工時(shí)的塑性,變形量達(dá)到20%時(shí)的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。
冷加工
冷加工應(yīng)在固溶處理后進(jìn)行,GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼,因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整,并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。
熱處理
不同的固溶處理和時(shí)效處理工藝會(huì)得到不同的材料性能。由于γ”相的擴(kuò)散速率較低,所以通過長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效處理能使GH4169合金獲得佳的機(jī)械性能。
打磨
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除,需要用細(xì)砂帶打磨,在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前,也要用砂紙去除氧化物或進(jìn)行鹽浴預(yù)處