GH5605高溫合金

1合金介紹（圖文太多，就沒有一一展示，如果有需要，多多收藏本網(wǎng)站添加客服微信索取哦）

1.1概述
GH5605是Co-Cr-Ni基固溶強化型變形高溫合金，使用溫度在1000°C以下。合金中加入ω（Cr）20%和ω（W）15%進行固溶強化。合金在815°C以下具有中等的持久和蠕變強度，在1090°C以下具有優(yōu)良的抗氧化性能，同時具有較好的加工和焊接等工藝性能。主要產(chǎn)品有熱軋和冷軋板、冷軋帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。
1.2應(yīng)用概況及特性
合金已用于制造航空發(fā)動機導(dǎo)向葉片、渦輪外環(huán)、外壁、渦流器和封嚴(yán)片等高溫零部件。
合金適合在噴氣發(fā)動機、燃氣渦輪及海洋氣氛的環(huán)境中工作，在間斷式條件下工作時抗氧化和碳化的最低溫度為870°C，在空氣條件下連續(xù)工作時可耐1090°C的高溫。該合金對硅元素含量很敏感，硅可促使合金在760°C?925°C之間暴露時形成Co2W型LaveS相，從而使合金的室溫塑性下降，因此合金中應(yīng)控制ω（Si）<0.4%。
1.3材料牌號
GH5605(GH605)。
1.4相近牌號
L605、HS25.WF-11、AIS1670、UNSR30605（美）,KC20WN（法）。
1.5材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號
HB/Z140航空用高溫合金熱處理工藝
遼新6-0041GH6O5合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材
QJ/DT01.63025 GH605合金冷軋帶材（硬態(tài)）新產(chǎn)品技術(shù)條件
QJ/DT01.63073 GH6O5合金冷拉棒材技術(shù)條件
QJ/DT01.63079 航空發(fā)動機用GH605合金熱軋棒材技術(shù)條件
1.6熔煉工藝
采用電弧爐+電渣重熔、或非真空感應(yīng)爐+電渣重熔、或真空感應(yīng)爐十電渣重熔熔煉工藝。
1.7化學(xué)成分
摘自GB/T14992,見表1-1.
表1-1

1.8熱處理制度

摘自HB/Z140、遼新6-0041,QJ/DT01.63025,QJ/DT01.63073,QJ/DT01.63079和參考文獻[1],各品種的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度為：
a）熱軋棒，1200°C?1230°C/快冷,HB≤282；
b）冷拉棒,1177°C~1232°C/空冷或快速冷卻；
c）熱軋板、冷軋薄板、帶材、絲材，1175°C?1230°C,以不低于空冷速率冷卻；其中：δ（d）≤3mm,保溫8min?10min,δ（d）3mm?5mm,保溫15min?20min；HB≤290HV；
d）鍛制棒材、環(huán)形件,1175°C~1230°C/快速空冷或水冷；HB≤248；
e）焊接件去應(yīng)力退火,1165°C~1185°C/以不低于空冷速率冷卻；其中：δ（a）≤3mm,保溫8min?l0min；3（d）3mm~~5mm,保溫15min?20min.
1.9品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自遼新6-004KQJ/DT01.63025.QJ/DT01.63073,QJ/DT01.63079和參考文獻［1］。
1.9.1主要規(guī)格（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）
d8mm?300mm棒材；δ≤14mm熱軋板材；δ≤4.0mm冷軋板材；δ≤0.05mm?0.80mm冷軋帶材;δ≤0.20mm?0.80mm冷軋帶材;d0.2mm?10.0mm焊絲；各種直徑及壁厚的環(huán)形件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
熱軋棒材以固溶處理狀態(tài)，經(jīng)車光或磨光后供應(yīng)；鍛制棒材以鍛態(tài)且經(jīng)車光后供應(yīng)；冷拉棒以冷拉或冷拉+固溶狀態(tài)供應(yīng)；熱軋板材、冷軋薄板和帶材經(jīng)固溶+酸堿洗+切邊十平整或矯直后供應(yīng)；軟態(tài)帶材經(jīng)固溶+酸堿洗+切邊后成卷供應(yīng)，采用光亮固溶處理后可不經(jīng)堿酸洗；硬態(tài)帶材經(jīng)冷軋+退火+拋光+切邊后供應(yīng)，經(jīng)光亮退火處理后可不拋光；焊絲以硬態(tài)、或半硬態(tài)、或經(jīng)固溶處理+酸洗、或經(jīng)光亮固溶處理成盤（軸），也可直條供應(yīng)；環(huán)形件經(jīng)固溶+粗加工或除氧化皮后供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能 
2.1熔化溫度范圍1330°C?1410°C⑵。
2.2相變點
2.3熱導(dǎo)率（圖2-1）
2.4電阻率
合金不同溫度的電阻率見表2-1；經(jīng)25%冷加工量的不同低溫的電阻率見圖2-2.

圖2-1熱導(dǎo)率⑴
2.5熱擴散率
2.6比熱容20°C?100°C,c=377J/（kg-°C）⑵。
2. 7線膨脹系數(shù)（表2-2）
2.8密度p=9.13g/cm3
2.9磁性能:合金無磁性。

圖2-2電阻率⑴
表2-1

表2-2

2.10彈性性能（表2-3）
2.11化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
2.11.1.1合金在靜止空氣中，不同溫度和時間的氧化增重見圖2-3,氧化深度見表2-40
表2-3

2.11.1.2合金經(jīng)1090°C熱循環(huán)，氧化增重見圖2-4。

2.11.1.3幾種合金經(jīng)不同溫度熱循環(huán)，氧化失重對比見圖2-5。
2.11.1.4退火板材不同溫度熱循環(huán),100h的動態(tài)氧化試驗結(jié)果見圖2-6。
2.11.1.5板材在980°C,1103Pa的空氣中靜態(tài)長期暴露，氧化試驗結(jié)果見圖2-7o
2.11.2耐腐蝕性能
2.11.2.1合金在燃燒裝置中，不同溫度和時間的動態(tài)熱腐蝕試驗結(jié)果見圖2-8.
2.11.2.2幾種合金板材900°C,200h動態(tài)熱腐蝕試驗結(jié)果對比見圖2-9。
表2-4

圖2-4合金不同試驗條件經(jīng)1090°C熱循環(huán)后的氧化增重E爐中:在109CTC*3min/23min空冷，循環(huán)2000周（高溫時間為100h）;燃燒裝置中:在旋轉(zhuǎn)燃燒裝置中循環(huán)加熱：轉(zhuǎn)速1000r/min,在1090°C、0.3馬赫數(shù)的燃燒產(chǎn)物中3min,以0.7馬赫數(shù)的冷空氣吹3min；D12.7mm棒材取樣，加工成楔形試樣。

圖2-5幾種合金經(jīng)不同溫度熱循環(huán)后的氧化失重對比=爐中：在指定溫度*lh/>40minAC,總循環(huán)次數(shù)為100周,燃燒裝置中：在旋轉(zhuǎn)燃燒裝置中循環(huán)加熱:轉(zhuǎn)l000r/min,
在0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中l(wèi)h,然后以0.7馬赫冷空氣吹3min,交替試驗100周.

圖2-6退火板材不同溫度熱循環(huán)100h的動態(tài)氧化試驗結(jié)果

圖2-8合金在燃燒裝置中不同溫度和時間的動態(tài)熱腐蝕試驗結(jié)果
3力學(xué)性能
3.1供貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
圖2-9幾種合金板材900°C、200h動態(tài)熱腐蝕試驗結(jié)果對比⑴
合金損失=表面上轉(zhuǎn)化成氧化皮的金屬；
受損傷的金屬=金屬損失+最大氧化深度；
數(shù)據(jù)為5-6或57海鹽試驗的平均值

3.1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能（表3-1）
表3-1

3. 1.2生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計許用值

3.2短時力學(xué)性能
2.1硬度絲材經(jīng)不同冷軋變形量，室溫硬度見圖3-1.
冷軋板經(jīng)不同固溶處理，室溫硬度見圖3-2.
冷軋板經(jīng)不同加工和熱處理，不同溫度的硬度見圖3-3。
冷軋板經(jīng)不同加工和熱處理，室溫拉伸強度和室溫硬度的關(guān)系見圖3-4。
冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和不同時效處理，室溫硬度分別見圖3-5和圖3-6.

圖3-2冷軋板經(jīng)不同固溶處理，室溫硬度⑵

3.2.2沖擊性能（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）
3.2.2.1棒材不同低溫的沖擊功見表3-2。
3.2.2.2熱軋中厚板不同溫度的沖擊功見圖3-7。
3.2.2.3熱軋中厚板經(jīng)不同長期時效，室溫沖擊功見圖3-8,300°C沖擊功見圖3-9。
圖3-4冷軋板經(jīng)不同加工和熱處理,室溫拉伸強度和室溫硬度的關(guān)系
表3-2⑴

圖3-5冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和時效處理，室溫硬度

圖3-6冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和時效處理，室溫硬度
圖3-7熱軋中厚板不同低溫的沖擊功

3.2.3壓縮性能
圖3-8熱軋中厚板經(jīng)不同長期時效，室溫沖擊功

圖3-9熱軋中板經(jīng)不同長期時效,300°C沖擊功

圖3-11冷軋板不同溫度和應(yīng)變速率下的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線

3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
3.2.5剪切性能
板材不同溫度的抗剪強度見圖3-12；熱軋中厚板和鍛件不同溫度的剪切強度見圖3-23。

圖3-12板材不同溫度的剪切強度

3.2.6承載性能
熱軋中厚板不同溫度的承載強度和承載屈服強度見圖3-14。
3.2.7拉伸性能
3.2.7.1不同產(chǎn)品,不同溫度典型拉伸性能見表3-3。
3.2.7.2板材和帶材經(jīng)不同工藝，典型室溫拉伸性能見表3-4。
3.2.7.3棒材不同低溫拉伸性能見表3-5；經(jīng)不同工藝的室溫光滑和缺口拉伸強度見表3-6。
3.2.7.4絲材經(jīng)不同冷軋變形量，室溫拉伸性能曲線見圖3-15。
3.2.7.5冷軋板不同溫度和應(yīng)變速率的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別見圖3-16和圖3-17。
3.2.7.6冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和785°C長期時效,785°C拉伸性能見表3-7。
3.2.7.7冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和870°C時效，不同時效時間的室溫拉伸性能曲線見圖3-18。
3.2.7.8板材經(jīng)真空815°C*11000h長期時效，不同溫度的拉伸性能曲線見圖3-19。
表3-3（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）

表3-4

表3-5

表3-6

表3-7 室溫拉伸性能曲線⑴
圖3-16冷軋板不同溫度和應(yīng)變速率的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖3-17冷軋板不同溫度和應(yīng)變速率的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線
圖3-18冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量和870°C長期時效,200h和1000h時效時間的室溫拉伸性能曲線δ1.2mm冷軋板，經(jīng)1230°C固溶+冷軋+長期時效
3.3持久和蠕變性能
3.3.1持久性能（如果有需要，添加客服微信1-3472787/990索取哦）
3.3.1.1不同產(chǎn)品，不同溫度的持久極限見表3-8。
3.3.1.2棒材不同溫度的持久應(yīng)力-壽命曲線見圖3-20。
3.3.2蠕變性能
3.3.2.1板材不同溫度、不同最小蠕變速率的蠕變應(yīng)力見表3-9。
3.3.2.2熱軋中厚板650°C和760°C蠕變裂紋的增長曲線見圖3-21。
3.3.2.3棒材650°C和815°C,不同應(yīng)力長時間的蠕變曲線見圖3-22,產(chǎn)生0.5%和1%塑性應(yīng)變的蠕變應(yīng)力-壽命曲線見圖3-23,最小蠕變速率曲線見圖3-24。
表3-9

圖3-21熱軋中厚板650°C和760°C蠕變裂紋增長曲線

圖3-23棒材65O°C和815°C,產(chǎn)生0.5%和1%塑性應(yīng)變的蠕變應(yīng)力-壽命曲線
圖3-24棒材650°C和815°C的最小蠕變速率曲線

3.4疲勞性能
3.4.1高周疲勞
3.4.1.1板材不同溫度的彎曲震動疲勞極限見表3-10。
3.4.1.2板材和棒材室溫軸向光滑疲勞δ-N曲線見圖3-25。
表3-10

3.4.2低周疲勞
管材540°C和650°C的低周疲勞￡-N曲線見圖3-26。

3.4.3特種疲勞
3.5裂紋擴展速率
熱軋中厚板不同溫度的疲勞裂紋曲線
見圖3-27。
圖3-26管材540°C和650°C的低周疲勞e-N曲線門
圖3-27熱軋中厚板不同溫度的疲勞裂紋

3.6斷裂韌度
3.7松弛性能
棒材和螺栓不同狀態(tài)、不同溫度的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力下的松弛性能見表3-10
表3-1113

4工藝性能與要求

4.1成形工藝與性能
合金熱加工溫度范圍1200°C~980°C.鍛造溫度足夠高時可減少晶界碳化物，足夠低時可控制晶粒度，適宜的鍛造溫度約為1170°C。鍛造時應(yīng)注意防止角裂。加熱爐氣氛應(yīng)為中性或弱氧化性。加熱保溫時間按約24min/10mm計算.鍛造后可以任意速度冷卻。合金在固溶狀態(tài)可釆用各種工序冷成形，應(yīng)使用功率較大的成形設(shè)備。由于合金冷作硬化速率較大，冷成形時需進行多次中間退火，在板材和其他產(chǎn)品成形時，應(yīng)在230°C進行加熱。
4.2工藝性能
長期時效對板材彎曲角度的影響見圖4-1。
4.3焊接性能
合金可進行熔焊、電阻焊和釬焊。熔焊時可采用手工或自動的惰性氣體保護電弧焊，采用較小的能量輸入，以鈣極或HGH5605焊絲作電極。不推薦采用埋弧焊，以免引起大晶粒和脆化。焊接應(yīng)在固溶狀態(tài)下進行，焊后應(yīng)快速冷卻，隨后進行退火處理⑴。
4.4零件熱處理工藝
4.4.1推薦下列固溶處理工藝：鍛棒和鍛件：1230°C/WQ；熱軋中板：1200°C/WQ；薄板和帶材：(1175?1200)°C/WQ或快速AC。加熱保溫時間按約24min/10mm計算，但至少為15min；?釘：(1160?1190)°C* (10—20)min/WQ或快速AC。
4.4.2固溶處理的材料冷加工后可在(480?650)°C*(4~16)h時效。最好在600°C時效4h,可提高980°C以下的持久和蠕變強度。適宜的冷加工量為15%?45%。
4.5表面處理工藝
固溶處理時生成的表面氧化皮可用吹砂或堿酸洗方法清除。堿酸洗工藝：浸入370°C的氫氧化物溶液中15min；浸入60°C~70°C的8%?12%的硫酸中10min?15min；浸入50°C~70°C的12%?15%的硝酸+1%?3%氫氟酸的混合溶液中15mino每次工序后應(yīng)在水中沖洗干凈。
4.6切削加工與磨削性能
合金可滿意地進行切削和磨削加工。
5組織結(jié)構(gòu) 5.1相變溫度
5.2時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
合金經(jīng)1225°C*30min/WQ處理后的時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線見圖5-1。
5.3典型組織（如果有需要，添加客服微信1-3472787/990索取哦）
合金經(jīng)1230°C固溶處理后，晶內(nèi)存在較多攣晶，見圖5-2,再經(jīng)冷軋后晶內(nèi)存在的滑移帶等變形特征見圖5-3。
圖5-1合金經(jīng)1225°C*30min/WQ處理后的時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線m
參考文獻
［1］黃福祥.GH5605[M]
［2］北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.526-541.
［3］北京航空材料研究院.GH605合金應(yīng)用技術(shù)報告.1987.
［4］編寫北京航空材料研究院付書紅黃福祥趙宇新鋼鐵研究總院袁英
［5］東北特殊鋼集團公司撫順特殊鋼股份公司李鳳艷審校趙宇新袁英