集生產(chǎn)制造、 開發(fā)銷售特種合金材料的企業(yè)
鎳基變形高溫合金GH738
材料牌號：GH4738 (GH738)
美國牌號：Waspaloy
法國牌號：NC20K14
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)動機(jī)轉(zhuǎn)動部件，使用溫度不高于815℃。晟通金屬可以生產(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 GH738
1.2 GH738相近牌號 Waspaloy(美國)，NC20K14(法國)
1.3 GH738材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
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 |
余 |
|
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 該合金在國外廣泛用于航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉(zhuǎn)動件，有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。由于該合金含鈷較高，在國內(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
|
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
|
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
|
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
|
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(Cr0.746Mo0.094Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)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級晶粒度，綜合性能良好。
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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