一、GH93概述
GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金,具有較高的強度和較好的組織穩(wěn)定性,在815℃以下使用,綜合性能良好。用于航空發(fā)動機的渦輪葉片,小型發(fā)動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好,可以供應(yīng)板材、棒材和鍛件。
1.1 GH93材料牌號 GH93。
1.2 GH93相近牌號 Nimonic93(英國),NCK2OTA(法國)。
1.3 GH93材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
C3S 163-1985《GH93合金熱軋和鍛制棒材》(長城鋼廠三分廠)
C3S 164-1985《GH93合金冷軋薄板》(長城鋼廠三分廠)
1.4 GH93化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1 %
C
|
Cr
|
Ni
|
Co
|
Al
|
Ti
|
Fe
|
B
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cu
|
Pb
|
≤0.13
|
18.0~21.0
|
余量
|
15.0~21.0
|
1.0~2.0
|
2.0~3.0
|
≤1.00
|
≤0.02
|
≤1.00
|
≤1.00
|
≤0.015
|
≤0.015
|
≤0.20
|
≤0.0025
|
注:B按計算量加入,允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 GH93熱處理制度 1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。
1.6 GH93品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d20~22mm熱軋棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下鍛材和鍛件,板材為固溶狀態(tài)交貨,其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。
1.7 GH93熔煉與鑄造工藝 真空感應(yīng)熔煉+真空電弧或電渣重熔工藝。
1.8 GH93應(yīng)用概況與特殊要求 該合金制造的航空發(fā)動機零部件,在英國及法國有所采用,國內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、GH93物理及化學(xué)性能
2.1 GH93熱性能
2.1.1 GH93熔化溫度范圍 1360~1390℃。
2.1.2 GH93熱導(dǎo)率 見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃
|
20
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
700
|
800
|
900
|
1000
|
λ/(W/(m·℃))
|
11.47
|
12.77
|
14.44
|
15.99
|
17.54
|
18.97
|
20.64
|
22.32
|
23.99
|
25.83
|
27.88
|
2.1.3 GH93比熱容 見表2-2。
表2-2[1]
θ/℃
|
20
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
700
|
800
|
900
|
1000
|
c/(J/(kg.℃))
|
446
|
467
|
494
|
520
|
547
|
572
|
600
|
626
|
652
|
679
|
706
|
2.1.4 GH93線膨脹系數(shù) 見表2-3。
表2-3[2]
θ/℃
|
16~100
|
16~200
|
16~300
|
16~400
|
16~500
|
16~600
|
16~700
|
α/10-6℃-1
|
11.91
|
12.97
|
13.52
|
14.10
|
14.49
|
14.99
|
15.61
|
2.2 GH93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93電性能
2.4 GH93磁性能 合金無磁性。
2.5 GH93化學(xué)性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。
表2-4[2]
θ/℃
|
700
|
800
|
900
|
氧化速率/(g/(m2·h))
|
0.0398
|
0.0236
|
0.1435
|
注:試驗方法按YB48-1964。
三、GH93力學(xué)性能
3.1 GH93技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-2。
表3-1
品種
|
拉伸性能
|
HBS
|
持久性能
|
θ/℃
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ5/%
|
θ/℃
|
σ/MPa
|
t/h
|
δ5/%
|
不小于
|
不小于
|
鍛材
軋材
|
20
|
1080
|
685
|
20
|
290
|
700
815
|
588
294
|
30
30
|
5
7
|
表3-2
品種
|
統(tǒng)計數(shù)
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
A
|
B
|
S
|
A
|
B
|
S
|
鍛材
軋材
|
100
100
|
1115
1140
|
1155
1185
|
1080
1080
|
700
725
|
740
765
|
685
685
|
注:長城鋼廠三分廠數(shù)據(jù)。
四、GH93組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 GH93時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 GH93合金組織結(jié)構(gòu) 在奧氏體基體上析出γ′相,M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界,MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內(nèi),未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。
五、GH93工藝性能與要求
5.1 GH93成形性能 該合金熱加工塑性良好,在1050~1150℃溫度范圍內(nèi),允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130~1150℃,終鍛溫度不低于950℃,軋制加熱溫度1150~1170℃,終軋溫度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接,固溶狀態(tài)焊接性尚好,焊后應(yīng)消除應(yīng)力并進行時效處理。
5.3 GH93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經(jīng)固溶處理,機加工后在氬氣保護下進行時效處理,也可以用餅坯經(jīng)完全熱處理后進行機加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫,冷卻時出爐后分散冷卻。
5.4 GH93表面處理工藝 渦輪盤榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。
5.5 GH93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態(tài)切削性能優(yōu)于時效狀態(tài)。
|