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GH145(GH4145)

一、GH145(GH4145) 概述
       
GH145合金主要是以γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的鎳基高溫合金,在980℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性 能,800℃以下具有較高的強(qiáng)度,540℃以下具有較好的耐松弛性能,同時(shí)還具有良好的成形性能和焊接性能。該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)在800℃以下 工作并要求強(qiáng)度較高的耐腐蝕的環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等零件、在540℃以下工作的具有中等或較低應(yīng)力并要求耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。還可用于制造氣輪 機(jī)渦輪葉片等零件。可供應(yīng)的品種有板材、帶材、棒材、鍛件、環(huán)形件、絲材和管材。

1.1 GH145(GH4145) 材料牌號(hào)  GH145(GH4145)

1.2 GH145(GH4145) 相近牌號(hào) Inconel X-750(美國(guó)),NiCr15Fe7TiAl(德 國(guó)),NC15FeTNbA(法國(guó)),NCF750 (日本)

1.3 GH145(GH4145) 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    Q/3B  4088-1994《GH145合金毛細(xì)管材》

    Q/3B  4098-1995《GH145合金絲材》

    Q/3B  4198-1993《GH145合金冷軋板材、帶材》

1.4 GH145(GH4145) 化學(xué)成分  見(jiàn)表1-1。

表1-1%

C

Cr

Ni+Co

Al

Ti

Fe

Nb+Ta

Co

Mn

Si

S

Cu

P

不大于

≤0.08

14.0~17.0

≥70.0

0.40~1.00

2.25~2.75

5.00~9.00

0.70~1.20

1.00

1.00

0.50

0.010

0.50

0.015

    注:表中Mn、Si為棒、鍛件、環(huán)形件和絲材含量,板材、帶材和管材為:ω(Mn)≤0.35%,ω(Si)≤0.35%。

1.5 GH145(GH4145) 熱處理制度 板、帶、管材供應(yīng)狀態(tài)的固溶熱處理制度980℃±15℃,空冷。材料及零件的中間熱處理制度,可分別選擇下列工藝進(jìn)行熱處理。

    退火:955~1010℃,水冷。

    焊接件焊接前退火:980℃,1h。

    焊接件消除應(yīng)力退火:900℃,保濕2h。

    消除應(yīng)力退火:885℃±15℃,24h,空冷。

1.6 GH145(GH4145) 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)各種規(guī)格的棒材、鍛件、環(huán)形件、熱軋板、冷軋板、帶材、管材和絲材。

    板材和帶材一般于熱軋或冷軋、退火或固溶、酸洗拋光后供應(yīng)。

棒材、鍛件和環(huán)形件可于鍛態(tài)或熱軋狀態(tài)供應(yīng);也可于鍛后固溶處理供應(yīng);棒材可于固溶后磨光或車光供應(yīng),當(dāng)訂單有要求時(shí),可于冷拉狀態(tài)就位。

管材于固溶處理并清除氧化皮后供應(yīng)。

    絲材可于固溶狀態(tài)供應(yīng);對(duì)于標(biāo)稱直徑或厚度在6.35mm以下的絲材,可固溶后并以50%~65%的冷拉變形供應(yīng);標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于 6.35mm的絲材,固溶處理后以不小于30%的冷拉變形供應(yīng)。對(duì)于標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材,根據(jù)要求固溶處理后以不小于15%的冷拉變 形供應(yīng)。

1.7 GH145(GH4145) 熔煉與鑄造工藝 合金采用電弧爐加真空自耗重熔、真空感應(yīng)加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應(yīng)加真空自耗重熔。

1.8 GH145(GH4145) 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在540℃以下的耐腐蝕的平面波形彈簧、周向螺旋彈簧、螺旋壓簧、彈簧卡圈和密封圈等零件。

二、GH145(GH4145) 物理及化學(xué)性能    

2.1 GH145(GH4145) 熱性能

2.1.1 GH145(GH4145)  熔化溫度范圍  1395~1425℃。

2.1.2 GH145(GH4145)  熱導(dǎo)率  見(jiàn)表2-1。

表2-1[1]

θ/℃

50

100

300

500

900

λ/(W/(m·℃))

14.7

15.9

20.1

25.1

37.3

2.1.3 GH145(GH4145) 線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-2。

表2-2[2]

θ/℃

20~200

20~300

20~400

20~500

20~600

20~700

20~800

α/10-6℃-1

13.1

13.5

14.1

14.4

15.0

15.6

16.2

2.2 GH145(GH4145)密度  ρ=8.25g/cm3[7]。

2.3 GH145(GH4145)電性能  50℃時(shí)的電阻率ρ=1.22×10-6Ω.m[6]。 

三、GH145(GH4145)力學(xué)性能

    GH145(GH4145)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶材、板材和管材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)表3-1。

表3-1

品種

規(guī)格δ/mm

熱處理制度

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ4D/%

φ/%

HRC

帶材

 

交貨狀態(tài)

≤930

-

≥18

-

-

交貨狀態(tài)+730℃±10℃,8h,爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,總時(shí)效時(shí)間不小于18h

≥1105

-

≥12

-

≥30

板材

≤0.60

交貨狀態(tài)

≤930

≤515

≥30

-

-

>0.60

≤930

≤515

≥35

-

-

板材

 

交貨狀態(tài)+730℃±10℃,8h,爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,總時(shí)效時(shí)間不小于18h

≥1170

≥795

≥18

-

≥32

管材

 

交貨狀態(tài)

≤965

≤550

≥35

-

-

交貨狀態(tài)+730℃±10℃,8h,爐冷55℃/h或空冷到620℃±10℃,8h,空冷,總時(shí)效時(shí)間不小于18h

≥1170

≥790

≥15

-

-

注:交貨狀態(tài)為固溶980℃±15℃,保溫適當(dāng)時(shí)間,空冷或快冷,去除氧化皮。

GH145(GH4145)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絲材的室溫力學(xué)性能見(jiàn)表3-2。

表3-2

品種

規(guī)格/mm

熱處理制度

圓形絲

方或扁形絲

σb/MPa

σb/MPa

絲材

≤6.35

A類,交貨狀態(tài)

≥1310

≥1210

>6.35~15.88

≥1110

≥1110

≤0.65

B類,交貨狀態(tài)

≤1030

 

>0.65~12.70

895~1140

 

≥0.30~6.35

A類,交貨狀態(tài)+650℃±10℃,4h,空冷

≥1520

 

>6.35~10.60

≥1380

 

>10.60~15.90

≥1240

 

≥0.30~6.35

A類,交貨狀態(tài)+1150℃±10℃,2h,空冷,+840℃±10℃,24h,空冷,+650℃±10℃,20h,空冷

≥1030

 

>6.35~15.90

≥1000

 

≤0.65

B類+730℃±10℃,16h,空冷

≥1070

 

>0.65~12.70

≥1140

 

    注:交貨狀態(tài),絲材在冷拉至成品前,在1090~1200℃內(nèi)的某一溫度固溶處理,然后按下述規(guī)定進(jìn)行冷拉;

    A類:標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大與6.35mm的絲材,冷拉變形量為50%~65%;標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材,冷拉變形量為 30%以上。

    B類:標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材,冷拉變形量為15%左右。

GH145(GH4145)棒材、鍛材和環(huán)形件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的持久性能見(jiàn)表3-3。

表3-3[3]

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ4D/%

730℃±3℃

362

≥23

≥5

四、GH145(GH4145) 組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH145(GH4145)相變溫度 γ′相開(kāi)始析出溫度約為600℃,析出峰約為800℃,900℃開(kāi)始回溶,到970℃時(shí)幾乎全部溶解。

4.2 GH145(GH4145)時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 

4.3 GH145(GH4145)合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后,其組織由γ基體、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相組成,γ′含量大約為14.5%,是合金的主要強(qiáng)化相。

五、 GH145(GH4145)工藝性能與要求

5.1 GH145(GH4145)成形性能 合金的鍛造溫度在1220~950℃之間均易成形。鋼錠開(kāi)坯鍛造,其加熱溫度可在1200℃,為了使最終鍛 件或棒材獲得良好的組織和性能,隨后的鍛造加熱溫度應(yīng)在相應(yīng)較低的溫度下進(jìn)行。終鍛溫度應(yīng)不低于950℃。該合金在劇烈成形工序后應(yīng)進(jìn)行固溶處理。

5.2 GH145(GH4145)焊接性能 合金具有較好的焊接性能,可進(jìn)行各種焊接,但對(duì)大截面的零件較難進(jìn)行熔焊,而對(duì)小截面零件和薄板焊接性能較 好。焊接必須在退火或固溶處理后進(jìn)行,焊后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理,采用980℃,保濕0.5h或900℃保濕2h。焊接組合件隨后進(jìn)行時(shí)效處理,可獲得近似 完全熱處理狀態(tài)的強(qiáng)度。

5.3 GH145(GH4145)零件熱處理工藝 零件的熱處理應(yīng)在無(wú)硫的中性或還原性氣氛中進(jìn)行,以免發(fā)生硫化。零件應(yīng)避免在870~650℃之間進(jìn)行“熱-冷”處理,對(duì)于大截面的零件,為了防止裂紋,固溶處理后應(yīng)在空氣中冷卻。

成品零件最終熱處理:

對(duì)于在600℃以上工作、要求最佳持久蠕變性能的零部件:

固溶:1150℃±15℃,保溫2~4h,空冷;

時(shí)效:845℃±15℃,保溫24h,空冷+705℃±15℃,保溫24h,空冷。

對(duì)于在600℃以下工作、要求最佳室溫和高溫拉伸性能的零部件:

固溶:980℃±15℃,保溫1h,空冷;

時(shí)效:730℃±15℃,保溫8h,以50℃/h爐冷到620℃±10℃,保溫8h,空冷。

環(huán)形件一般采用下述熱處理制度:

固溶:1095℃±15℃,保溫2-4h,空冷;

時(shí)效:845℃±15℃,保溫24h,空或爐冷到+705℃±15℃,保溫20h,空冷。

棒材和鍛件在600℃以下溫度使用時(shí),采用下述制度進(jìn)行熱處理:

均勻化:885℃±15℃,保溫24h,空冷;

時(shí)效:705℃±15℃,保溫20±1h,空冷。

退火狀態(tài)的板材和帶材及做彈簧用的板帶和絲材可采用下述制度進(jìn)行熱處理:

時(shí)效:1)705℃±15℃,保溫22h,空冷;

          2)760℃±10℃,保溫1h,空冷。

固溶:980℃±15℃,保溫1h,空冷;

時(shí)效:730℃±10℃,保溫8h,以50℃/h爐冷到+620℃±10℃,保溫8h,空冷。

5.4 GH145(GH4145)表面處理工藝

5.5 GH145(GH4145)切削加工與磨削性能 合金可以在各種狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械加工,退火或固溶狀態(tài)下機(jī)械加工性能良好。


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