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GH3030(GH30)

一、GH3030 概述

    GH3030 是早期發(fā)展的80Ni-20Cr固溶強化型高溫合金,化學成分簡單,在800℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性,并具有良好的抗氧 化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。合金經(jīng)固溶處理后為單相奧氏體,使用過程中組織穩(wěn)定。主要產(chǎn)品是冷軋薄板,也可以供應棒材、環(huán)件、絲材和管材等變形產(chǎn) 品。主要用于800℃以下工作的渦輪發(fā)動機燃燒室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受載荷很小的其他高溫部件[1,2]。    

1.1 GH3030 材料牌號  GH3030(GH30)

1.2 GH3030 相近牌號  ЭИ435,XH78T(俄羅斯)

1.3 GH3030 材料的技術標準

    GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》

    GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔(軋)無縫管規(guī)范》

    GJB 2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范》

    GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》

    GJB 3020-1997《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》

    GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》

    GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范》

    GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》

    GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》

    GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》

1.4 GH3030 化學成分  見表1-1。                                                                                               

表1-1%

C

Cr

Ni

Ti

Al

Fe

Mn

Si

P

S

不大于

≤0.12

19.0~22.0

0.15~0.35

0.15

1.5

0.7

0.8

0.03

0.02

    注:1.棒材和環(huán)坯標準規(guī)定,ω(Cu)≤0.20%。

        2.熱軋板、冷軋板、冷軋帶、管材、絲材和冷鐓用冷拉絲材標準規(guī) 定,ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。                                     

1.5 GH3030 熱處理制度 固溶溫度為980~1020℃,冷卻方式對熱軋板、冷軋薄板和環(huán)坯均為空冷,冷鐓用絲材和冷拉棒材為水冷或空冷,管材為水冷。

1.6 GH3030 品種規(guī)格和供應狀態(tài) 可生產(chǎn)各種規(guī)格的變形產(chǎn)品,棒材和環(huán)坯不經(jīng)熱處理交貨;熱軋板和冷軋薄板及管材經(jīng)固溶和酸洗后供應;焊絲于冷 拉狀態(tài)、固溶和酸洗狀態(tài)或半硬態(tài)成盤狀交貨;冷鐓用絲材于固溶、酸洗狀態(tài)成盤狀或直條狀、固溶直條狀磨光或冷拉狀態(tài)交貨;管材于固溶、酸洗狀態(tài)交貨;冷拉 棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉狀態(tài)交貨。

1.7 GH3030 熔煉和鑄造工藝 電弧爐熔煉或電弧爐熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔,非真空感應爐加電渣熔或真空電弧爐重熔或真空雙聯(lián)工藝。

1.8 GH3030 應用概況與特殊要求 該合金已在航空發(fā)動機上經(jīng)過了長期使用考驗,主要用于燃燒室和加力燃燒室零部件以及機匣安裝邊等零部件。

二、GH3030 物理及化學性能

2.1 GH3030 熱性能

2.1.1 GH3030 熔化溫度范圍  1374~1420℃[3]。

2.1.2 GH3030 熱導率  見表2-1。

2.1.3 GH3030 比熱容 見表2-2。

2.1.4 GH3030線膨脹系數(shù) 見表2-3。

2.1.5 GH3030黑度 見表2-4。

表2-1[4]

θ/℃

100

200

300

400

500

600

700

800

900

λ/(W/(m·℃))

15.1

16.3

18.0

19.3

20.9

22.2

23.4

25.1

26.4

表2-2[1]

θ/℃

150

200

300

400

500

600

c/(J/(kg.K))

565.2

598.7

674.1

741.1

820.6

971.3

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

12.8

13.5

14.3

15.0

15.5

16.1

17.0

17.5

18.0

表2-4[2]

θ/℃

100

200

300

400

500

600

700

800

900

黑度①

0.17

0.17

0.18

0.18

0.19

0.27

0.51

0.52

0.53

    ①為全輻射黑度(空氣中試驗)。

2.2 GH3030密度  ρ=8.4g/cm3[1]。

2.3 GH3030電性能 不同溫度的電阻率 見表2-5。

表2-5[5]

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

ρ/(10-6Ω.m)

1.090

1.099

1.108

1.117

1.127

1.153

1.135

1.126

1.123

2.4 GH3030磁性能  合金無磁性。

2.5 GH3030化學性能

2.5.1 GH3030抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表 2-6。

表2-6[1]

θ/℃

900

1000

1100

1200

氧化速率/(g/(m2.h))

0.0535

0.1560

0.3905

0.5810

2.5.1.1 GH3030合金在高溫下氧化腐蝕深度見表2-7。

表2-7[6]

θ/℃

氧化腐蝕深度/mm

θ/℃

氧化腐蝕深度/mm

500h

1000h

1500h

3000h

10000h

500h

1000h

1500h

3000h

10000h

900

0.002

0.003

---

0.006

0.009

1000

0.0075

0.0085

---

0.014

0.019

950

0.0045

0.006

0.007

0.0095

0.013

---

---

---

---

---

---

三、GH3030力學性能

注:①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材的室溫σb≥590MPa,δ5≥30%。

    ②環(huán)坯性能供參考。

    ③δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥615MPa,δ5≥實測。   

四、GH3030組織結構

4.1 相變溫度 

4.2 時間-溫度-組織轉變曲線 

4.3 合金組織結構 經(jīng)1000℃固溶處理后為單相奧氏體組織,間有少量TiC和Ti(CN)。700~800℃長期時效后,析出Cr7C3型碳化物,析出量少,對合金性能影響不大。

五、GH3030工藝性能與要求

5.1 成型性能

5.1.1 鋼錠鍛造開坯裝爐溫度不高于800℃,加熱溫度為1180~1200℃,終鍛溫度不低于900℃,一次加熱的變形程度為50%,板材熱軋加熱溫度有1160~1180℃,冷軋壓率為30%左右。

5.1.2 反復彎曲及杯突性能見表5-1。

表5-1[1]

試樣厚度/mm

試樣狀態(tài)

反復彎曲次數(shù)

杯突深度/mm

1.5

980~1020℃,空冷

27

11.0

5.1.3 沖壓性能見表5-2。

表5-2[2]

深沖

翻邊

壓窩(平頭)

壓窩(球頭)

彎曲

極限深沖系數(shù)

工作深沖系數(shù)

極限翻邊系數(shù)

工作翻邊系數(shù)

極限平?jīng)_系數(shù)

工作平?jīng)_系數(shù)

極限球壓系數(shù)

工作球壓系數(shù)

最小彎曲半徑

工作彎曲系數(shù)

2.07

1.73

1.72

1.46

0.3

0.26

0.45

0.40

1δ①

1.5δ①

    ① δ為板材厚度(mm)。

5.2 焊接性能 合金焊接性能優(yōu)良,可進行氬弧焊、點焊、縫焊和釬焊。氬弧焊時熔池流動性和成形性能均良好,裂紋傾向性??;接觸焊時有較寬的規(guī)范參數(shù)范圍。該合金可與1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金組合進行焊接。

5.2.1 手工氬弧焊(對接)規(guī)范見表5-3。         

表5-3[14]

厚度/mm

焊前狀態(tài)

焊絲

電流/A

電壓/V

氣體流/(L/min)

鎢極直徑/mm

牌號

直徑/mm

1.0

固溶

HGH3030

1.0~1.6

40~70

10~15

4~6

1.6

1.5

1.6~2.0

60~90

10~15

5~7

2.0

1.8

1.6~2.0

70~110

10~15

6~8

2.0

5.2.2 不加焊絲的自動鎢極氬弧焊(對接)規(guī)范見表5-4。

表5-4[14]

厚度/mm

焊前狀態(tài)

電流/A

電壓/V

焊速/(m/min)

氣體流量/(L/min)

背面氣體流量/(L/min)

鎢極直徑/mm

焊嘴直徑/mm

0.8

固溶,機械拋光

100~120

10~12

0.7

10~12

2~3

3.0

18~20

1.5

120~160

10~12

0.37~0.4

12~14

3~4

3.0

18~20

1.8

150~180

10~12

0.4

12~14

3~4

3.0

18~20

5.2.3 固溶狀態(tài)縫焊規(guī)范見表5-5。

表5-5[14]

厚度/mm

滾盤寬度/mm

規(guī)范參數(shù)

電流/A

焊接時間/s

休止時間/s

焊接速度/(m/min)

電極壓力/N

1.0+1.0

5.0

5.0

6500

0.16

0.10

0.6

5395

1.3+1.4

4.0~5.0

4.0~5.0

6600

0.12

0.10

0.4

6375

1.4+1.5

4.0~5.0

7.0

6800

0.12

0.10

0.4

6965

1.4+1.7

4.0~5.0

7.0

7500

0.16

0.14

0.4

6965

1.5+1.7

4.5~5.5

4.5~5.5

7800

0.16

0.12

0.4

6965

1.5+1.5

5.5

5.0

7700

0.18

0.14

0.5

6670

1.7+1.7

4.5

4.5

8000

0.16

0.14

0.4

6695

5.2.4 各種焊接接頭的力學性能見表5-6。

表5-6[12,14]

焊接方法

接頭方式

厚度/mm

焊前狀態(tài)

焊后狀態(tài)

焊絲牌號

接頭強度

強度系數(shù)/%

焊點強度/kN

θ/℃

σb/MPa

手工氬弧焊

對接

1.01.5

固溶

未處理

HGH3030

20

688~760

100

-

800

199

100

-

900

88

-

-

自動氬弧焊

對接

1.5

固溶

未處理

不加焊絲

20

654

95

-

700

397

98.7

-

縫焊

搭接

1.01.7

固溶

未處理

-

20

702~818

100

-

800

118

-

-

900

88

-

-

點焊

搭接

1.5

固溶

未處理

-

20

-

-

11.7

800

-

-

2.94

900

-

-

1.96

5.3 零件熱處理工藝 航空工廠零件的中間熱處理和最終熱處理制度為固溶1000℃,保濕5-10min,空冷或水冷。如需要零件具有高的熱強性,可將最終固溶處理溫度提高到1150℃。

5.4 表面處理工藝 熱處理后,零件表面的氧化皮可用吹砂或酸洗方法清除。酸洗時采用HF-H2SO4-HNO3水溶液的單一酸洗工藝,也可采用NaOH-NaNo3和H2SO4-NaC1-H2O溶液的復合堿酸洗工藝。 


上海博中JS集團

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