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GH738(GH4738)

一、GH738概述

    GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金,具有良好的耐燃?xì)飧g能力、較高的屈服強(qiáng)度和疲勞性能,工藝塑性良好,組織穩(wěn)定。廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,使用溫度不高于815℃??梢陨a(chǎn)冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。

1.1 GH738材料牌號(hào)  GH738

1.2 GH738相近牌號(hào)  Waspaloy(美國(guó)),NC20K14(法國(guó))

1.3 GH738材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    Z9-0106-1986《渦軸八用GH738合金棒材暫行技術(shù)條件》

    Q/6S1035-1992《高溫緊固件用GH738合金棒材》

    協(xié)上五高09-1986《GH738合金煙氣機(jī)盤試制技術(shù)條件》(上鋼五廠)

1.4 GH738化學(xué)成分  見表1-1。

表1-1%

C

Cr

Ni

Co

Mo

Al

Ti

0.03~0.10

18.0~21.0

12.0~15.0

3.50~5.00

1.20~1.60

2.75~3.25

B

Zr

Fe

Mn

Si

P

S

Cu

不小于

0.003~0.010

0.02~0.08

2.0

0.10

0.15

0.015

0.015

0.10

注:微量雜質(zhì)為ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。                                     

1.5 GH738熱處理制度 1080℃±10℃,4h,空冷+840℃,24h,空冷+760℃,16h,空冷。

1.6 GH738品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可生產(chǎn)棒材、型材、鍛坯、環(huán)形件、厚板、薄板、帶材、管材、絲材、砂型鑄件、精密鑄件和緊固件等,通常不經(jīng)熱處理交貨,板材固溶處理后交貨。

1.7 GH738熔煉和鑄造工藝 采用真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔工藝。

1.8 GH738應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國(guó)外廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī),主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件,有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。由于該合金含鈷較高,在國(guó)內(nèi)較少采用。

二、GH738物理及化學(xué)性能

2.1 GH738熱性能

2.1.1 GH738熔化溫度范圍 1330~1360℃。

2.1.2 GH738熱導(dǎo)率 見表2-1。

表2-1[1]

θ/℃

360

460

545

640

770

855

985

λ/(W/(m·℃))

16.8

18.3

20.2

22.4

24.1

25.3

28.0

2.1.3 GH738比熱容 見表2-2。

表2-2[1]

θ/℃

360

460

545

640

770

855

985

c/(J/(kg.℃))

515

540

573

603

640

665

707

2.1.4 GH738線膨脹系數(shù) 見表2-3。

表2-3[1]

θ/℃

20~100

20~200

20~300

20~400

20~500

20~600

20~700

20~800

20~900

α/10-6℃-1

12.47

12.73

13.04

13.53

13.97

14.47

15.05

15.68

15.95

2.2 GH738密度  ρ=8.22g/cm3。

2.3 GH738電性能 

2.4 GH738磁性能  合金無磁性。 

2.5 GH738化學(xué)性能

2.5.1 GH738抗氧化性能 合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表2-4。 

2.5.2 GH738耐腐蝕性能 合金抗鹽霧腐蝕能力良好。

表2-4[1]

θ/℃

900

1000

氧化速率/(g/(m2· h))

0.083

0.226

三、GH738力學(xué)性能

3.1 GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。

表3-1

拉伸性能

HBS

持久性能

θ/℃

σb/MPa

δ5/%

φ/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

不小于

815

608

20

32

299~387

815

328

23

8

四、GH738組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH738相變溫度 合金中γ′相的溶解溫度為980~1050℃,開始從基體中析出溫度為630℃,析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開始析出溫度為700℃,完全溶解溫度為1020℃。    

4.2 GH738時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

4.3 GH738合金組織結(jié)構(gòu) 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后,除奧氏體基體外,還有γ′相,其化學(xué)式為(Ni0.883Fe0.03Cr0.048Co0.039

)3.28(Al0.38Ti0.62Mo痕跡),該相總量占合金重量的20%。此外,還有M23C6型碳化物,其化學(xué)式近似為(Cr0.746Mo0.094

Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外,還有少量的Ti(CN)和TiN等相。

該合金經(jīng)650℃和730℃長(zhǎng)期時(shí)效至3000h,γ′相的數(shù)量變化不明顯,分別約有3%和1%左右的補(bǔ)充析出,γ′相大小分別從146nm長(zhǎng)大至 196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉(zhuǎn)化,碳化物總量略有增加,從時(shí)效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長(zhǎng)期時(shí)效過程 中無新相析出,組織穩(wěn)定。

五、GH738工藝性能與要求

5.1 GH738成型性能

5.1.1 GH738合金塑性圖見圖5-1。

5.1.2 GH738合金的再結(jié)晶圖見圖5-2。

5.1.3 GH738該合金熱加工塑性良好,是比較好成形的鎳基高溫合金。鍛造開坯加熱溫度1150~1170℃,適宜的熱加工溫度為 1040~1170℃,終鍛溫度不低于1000℃。渦輪葉片鍛造溫度通常采用1070~1110℃范圍,模鍛最小變形量應(yīng)大于25%。應(yīng)避免在高溫 (1180℃)下小變形量(約10%)熱加工,此時(shí)可能在晶界上形成連續(xù)的MC型碳化物薄膜,導(dǎo)致缺口敏感。在較低溫度下(980~1080℃)熱變形, 晶界上很少形成MC碳化物薄膜,只有不連續(xù)的M23C6型碳化物,熱處理后可獲得均勻的4~5級(jí)晶粒度,綜合性能良好。

t

5.3 GH738零件熱處理工藝 零件熱處理時(shí)應(yīng)注意防止零件表面元素貧化,加熱應(yīng)均勻。

5.4 GH738表面處理工藝 該合金用做渦輪葉片和渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí),為了提高疲勞性能,進(jìn)行氬氣保護(hù)消除應(yīng)力退火,以及噴丸處理。為提高渦輪葉片耐燃?xì)飧g及熱疲勞性能,可進(jìn)行擴(kuò)散滲鋁處理。


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