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GH141(GH4141)

一、GH141概述
       GH141是是沉淀硬化型鎳基變形高溫合金，在650～950℃范圍內(nèi)，具有高的拉伸和持久蠕變強度和良好的抗氧化性能。由于合金中鋁、鈦、鉬 含量較高，鑄錠開坯比較困難，但變形后的材料具有較好的塑性，在退火狀態(tài)下可以冷成形，也可進行焊接，焊接部件熱處理時易產(chǎn)生應(yīng)變時效裂紋。合金的品種有 薄板、帶、絲、盤件、環(huán)形件、鍛件、棒材、和精密鑄件等，適合于制造在870℃以下要求有高強度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天發(fā)動機高溫零部件。

1.1 GH141材料牌號 GH141(GH4141)。

1.2 GH141相近牌號 UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41， HynessalloyR41，J1610(美國）。

1.3 GH141材料的技術(shù)標準

    Q/3B 4060-1992《GH141合金棒材》

    Q/3B 4063-1992《GH141合金冷軋帶材》

    Q/5B 4027-1992《GH141合金圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件》

    Q/6S 1033-1992《高溫緊固件用GH141合金棒材》

    撫高新84-13《航天用GH141合金棒材技術(shù)條件》

1.4 GH141化學(xué)成分  見表1-1。

表1-1%

C

Cr

Ni

Co

Mo

Al

Ti

B

Fe

Zr

Mn

Si

P

S

Cu

不大于

0.06～0.12

18.0～20.0

余

10.0～12.0

9.00～10.50

1.40～1.80

3.00～3.50

0.003～0.010

5.00

0.07

0.50

0.50

0.015

0.015

0.50

注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。

1.5 GH141熱處理制度 見表1-2。

表1-2

品種

熱處理制度

（航空）圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、棒、板材

規(guī)范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷

（航天）棒、盤件

規(guī)范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷

規(guī)范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷

板材

規(guī)范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷

規(guī)范Ⅴ:1080℃,保溫不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷

1.6 GH141品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可提供各種規(guī)格的圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、薄板、帶材、棒材、鍛件和精密鑄件等。板材于固溶狀態(tài)交貨，棒材和鍛件不經(jīng)熱處理交貨。

1.7 GH141熔煉與鑄造工藝 合金采用真空感應(yīng)熔煉、真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝。

1.8 GH141應(yīng)用概況與特殊要求 該合金廣泛用于制造航空、航天發(fā)動機高溫承力零部件，如導(dǎo)向葉片、燃燒室、渦輪、導(dǎo)向器高溫承力件、軸、盤、葉片 和緊固件等，板材焊接件熱處理時的應(yīng)變時效裂紋，可采用焊前過時效處理或在焊前控制固溶處理后的冷卻速度的方法來解決，焊后再進行標準熱處理。

二、GH141物理及化學(xué)性能   

2.1 GH141熱性能

2.1.1 GH141熔化溫度范圍  1316～1371℃[2]。

2.1.2 GH141熱導(dǎo)率  見圖2-1。

表2-1[2]

θ/℃

100

200

300

400

500

600

700

800

900

λ/(W/(m·℃))

8.37

10.47

12.56

15.07

17.17

19.56

21.35

23.45

25.96

2.1.3 GH141線膨脹系數(shù) 見圖2-2。

表2-2[2]

θ/℃

20～100

20～200

20～300

20～400

20～500

20～600

20～700

20～800

20～900

α1/10-6℃-1

10.54

11.69

12.24

12.78

13.08

13.48

14.21

14.97

15.91

2.2 GH141密度  ρ=8.27g/cm3。

2.3 GH141電性能 δ2mm板材的室溫電阻率見表2-3。

表2-3[3]

狀態(tài)

ρ/(10-6Ω.m)

狀態(tài)

ρ/(10-6Ω.m)

熱軋

1.31

1175℃,0.5h,空冷

1.33

1065℃,4h,空冷

1.25

1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷

1.34

1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷

1.27

　

　

2.4 GH141磁性能 見表2-4。

表2-4[4]

狀態(tài)

20℃下300Οe時的磁導(dǎo)率/(H/m)

1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷

＜1.002

1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷

＜1.002

2.5 GH141化學(xué)性能

2.5.1 GH141抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中的氧化速率見表2-5。

表2-5[9]

表面狀態(tài)

θ/℃

不同時間氧化速率/(g/(m2·h))

表面狀態(tài)

θ/℃

不同時間氧化速率/(g/(m2·h))

25h

50h

75h

100h

200h

25h

50h

75h

100h

200h

磨光

900

0.240

0.150

0.120

0.095

0.066

磨光

1100

1.360

0.870

0.750

0.680

0.490

磨光

1000

0.610

0.410

0.320

0.260

0.182

W-2涂層

1100

0.496

0.494

0.413

0.356

---

三、GH141力學(xué)性能

3.1 GH141技術(shù)標準規(guī)定的性能

3.1.1 GH141圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材標準規(guī)定的性能見表3-1。

表3-1

材料標準

品種

熱處理制度

拉伸性能

HBS

持久性能

θ/℃

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

φ/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ/%

Q/5B 4027-1992

Q/3B 4060-1992

圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材

1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷

760

≥835

≥620

≥12

≥15

≥283

900

172

≥20

-

注：1 環(huán)形件經(jīng)退火處理后的室溫硬度HBS≤363。

    2 經(jīng)固件和時效處理后的室溫硬度HRC≥30(HBS≥283)。

3.1.2 GH141緊固件標準規(guī)定的性能見表3-2。

表3-2

材料標準

品種

熱處理制度

拉伸性能

持久性能

θ/℃

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

φ/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

Q/6S 1033-1992

緊固件

冷拉后1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷

20

≥1070

-

≥8

≥10

730

586

≥30

760

≥870

-

≥8

≥10

 

 

 

3.1.3 GH141d90mm棒材標準規(guī)定的性能見表3-3。

熱處理狀態(tài)

θ/℃

拉伸性能

HBS

沖擊韌性

持久性能

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

φ/%

aKV/(kJ/m2)

σ/MPa

t/min

不小于

1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷

20

1175

880

12

12

340

147

 

 

800

735

635

15

20

-

 

588

90


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