GH4742高溫合金

1合金介紹（網(wǎng)站里有聯(lián)系方式，可以直接添加微信13472787990，讓了解更加透徹）

1.1概述
GH4742是Ni℃r℃o基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在800℃以下。合金在550℃~800℃范圍內(nèi)具有高的持久和蠕變強(qiáng)度、良好的綜合性能，并具有較好的組織穩(wěn)定性和耐蝕性能。適用于制作高應(yīng)力下工作的渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)、軸等高溫承力零部件。主要產(chǎn)品有熱軋和鍛制棒材、圓餅和鍛件等。
1.2應(yīng)用概況及特性
合金已廣泛用于制造航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)，以及船舶燃機(jī)高溫承力零部件，如高壓壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)、封嚴(yán)篦齒盤(pán)以及承力環(huán)和緊固件等。
合金在800℃以下具有良好的抗氧化性能，在全天候條件下具有良好的耐腐蝕性能。
1.3材料牌號(hào)
GH4742(GH742)。
1.4相近牌號(hào)
略

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(hào)
遼新6-0026航天GH742合金渦輪盤(pán)鍛件技術(shù)條件
Q/GYB05012 GH4742合金熱軋和鍛制棒材標(biāo)準(zhǔn)
Q/GYB05022 GH4742合金鍛制圓餅標(biāo)準(zhǔn)
Q/GYB05026 GH4742合金模鍛件標(biāo)準(zhǔn)
1.6熔煉工藝
采用真空感應(yīng)爐+真空電弧重熔、或真空感應(yīng)爐+真空自耗重熔、或等離子電弧爐+真空電弧重熔、或真空感應(yīng)爐+電子束重熔熔煉工藝。
1.7化學(xué)成分
摘自GB/T14992,雜質(zhì)元素分析有區(qū)別的摘自遼新6-0026,見(jiàn)表1-1。

表1-1
1.8熱處理制度
摘自遼新6-0026,Q/GYB05012、Q/GYB05022和Q/GYB05026,標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度有兩種：
制度1：(1090~1120)℃*8h/AC+85℃±10℃*6h/AC+780℃±10℃*(10~16)h/AC,適用于較高溫度下使用的零部件；
制度2：1080℃±10℃*8h/AC+780℃±10℃*16h/AC,適用于較低溫度下使用并要求有較高強(qiáng)度的零部件。
1.9品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自遼新6-0026,Q/GYB05012,Q/GYB05022和Q/GYB05026。
1.9.1主要規(guī)格
D≤300mm棒材；各種規(guī)格鍛制圓餅和模鍛件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
棒材、盤(pán)鍛件一般不經(jīng)熱處理供應(yīng)。

2物理、彈性和化學(xué)性能
2.1熔化溫度范圍
2.2相變點(diǎn)
2.3熱導(dǎo)率（表2-1）

表2
2.4電阻率
2.5熱擴(kuò)散率
2.6比熱容（表2-2）
2.7線膨脹系數(shù)（表2-3）

2.8密度8.23
2.9磁性能
合金無(wú)磁性。
2.10彈性性能（表2-4）
2.11化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
合金在800℃以下具有良好的抗氧化性能。
2.11.2耐腐蝕性能
合金在全天候條件下具有良好的耐腐蝕性能。
表2-4[4]

3力學(xué)性能 3.1供貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能（表3-1和表3-2）
表3-1

表3-2

3.2.3壓縮性能
3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6.1圓餅鍛件經(jīng)不同熔煉工藝，不同溫度的拉伸性能見(jiàn)表3-6；經(jīng)不同熱處理，不同溫度的拉伸性能分別見(jiàn)表3-7和表3-8。
3.2.6.2合金經(jīng)不同熱處理或長(zhǎng)期時(shí)效，室溫拉伸性能分別見(jiàn)表3-9和表3-10。
表3-6

表3-7

表3-8

表3-9

表3-10

3.3持久和蠕變性能

3.3.1持久性能
3.3.1.1圓餅鍛件經(jīng)不同熱處理，不同溫度和時(shí)間的持久極限見(jiàn)表3-11。
1.2圓餅鍛件經(jīng)不同冶煉工藝，650℃持久極限見(jiàn)表3-12。
1.3圓餅鍛件不同溫度的持久應(yīng)力-壽命曲線見(jiàn)圖3-1；經(jīng)不同冶煉工藝，750℃和800℃的持久應(yīng)力-壽命曲線見(jiàn)圖3-2。
1.4圓餅鍛件經(jīng)不同冶煉工藝，不同溫度的持久性能見(jiàn)表3-13。
表3-11

表3-12 

表3-13

3.3.2蠕變性能

3.3.2.1圓餅鍛件經(jīng)不同熱處理，不同溫度和時(shí)間的蠕變極限見(jiàn)表3-14。
表3-14

3.3.2.2圓餅鍛件不同溫度、產(chǎn)生0.2%和0.5%塑性應(yīng)變的的蠕變應(yīng)力-壽命曲線見(jiàn)圖3-3

3.4疲勞性能
3.4.1高周疲勞
圓餅鍛件經(jīng)不同熱處理，不同溫度的旋
轉(zhuǎn)彎曲光滑和缺口疲勞極限見(jiàn)表3-15。
3.4.2低周疲勞
模鍛件經(jīng)不同熱處理，不同溫度光滑和缺口低周疲勞極限（中值）見(jiàn)表3-16。
3.4.3特種疲勞
3.5裂紋擴(kuò)展速率
3.6斷裂韌度
3.7松弛性能
合金在不同溫度拉伸試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力松弛性能見(jiàn)表3-17。
表3-15

表3-16

表3-17 

4工藝性能與要求
4.1成形工藝與性能
4.1.1合金的最大塑性溫度范圍為1000℃~1100℃,合金具有足夠高塑性的上限溫度為1130℃，鑄錠和鍛件在實(shí)際鍛造中的最高加熱溫度不應(yīng)超過(guò)1150℃,
4.1.2鑄錠和鍛件在鍛造加熱前應(yīng)進(jìn)行均勻化退火，制度為1140℃,4h~8h,然后根據(jù)不同情況以不同速度爐冷。鑄錠應(yīng)在壓機(jī)上進(jìn)行鍛造開(kāi)坯。變形后的坯料則可在壓機(jī)或鍛錘上進(jìn)行熱變形。坯料在單相區(qū)變形時(shí)工件加熱溫度為1140℃,變形溫度范圍為1120℃~1040℃,一火允許變形程度分別為50%（壓機(jī)）和40%（鍛錘）；在兩相區(qū)變形時(shí)工件加熱溫度為1100℃+20℃,變形溫度范圍為1090℃~1020℃，一火允許變形程度分別為40%（壓機(jī)）和35%（鍛錘）。
4.1.3合金鑄態(tài)試樣的高溫沖擊韌性見(jiàn)圖4-1；鑄態(tài)沖擊韌性的各向異性見(jiàn)圖4-2。
4.1.4合金經(jīng)不同熔煉工藝，鑄態(tài)試樣不同溫度的拉伸和沖擊性能曲線見(jiàn)圖4-3。
4.1.5合金經(jīng)電子束熔煉，以5m/min的速度（接近熔鍛速度）進(jìn)行沖擊拉伸試驗(yàn)，沖擊拉伸試驗(yàn)溫度對(duì)試樣頭部（未變形）和工作部分平均晶粒度的影響見(jiàn)圖4-4;沖擊拉伸性能曲線見(jiàn)圖4-5。
4.1.6合金經(jīng)不同工藝熔煉，在1100℃~1200℃加熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向見(jiàn)圖4-6。
4.1.7合金經(jīng)雙真空熔煉，以不同的變形速度在不同溫度下變形時(shí)的室溫拉伸性能曲線見(jiàn)圖4-7；平均晶粒度與變形速度的關(guān)系見(jiàn)圖4-8。

4.2工藝性能
4.3焊接性能
4.4零件熱處理工藝
4. 4.1零件熱處理制度為：（1090~1120）℃*8h/AC（或壓縮空氣吹冷）+850±10℃* （4~8）h/AC+780℃±10℃*10h/AC。當(dāng)獲得較低的強(qiáng)度（σp0.2、σb、HBS）和熱強(qiáng)性時(shí)，允許在780℃補(bǔ)充時(shí)效6h；為獲得力學(xué)性能和熱強(qiáng)性的最佳配合，推薦在確定固溶溫度時(shí)要考慮到每一具體爐號(hào)的γ′相全溶溫度。每個(gè)具體爐號(hào)的γ′相全溶溫度可按其實(shí)際化學(xué)成分計(jì)算得出，某一具體爐號(hào)的γ′相全溶溫度與該溫度的最大可能值之間的偏差△可按下式計(jì)算:

圖4-4試驗(yàn)溫度對(duì)試樣頭部(1)和工作部分(2)平均晶粒度的影響口時(shí)沖擊拉伸變形速度為：5m/min電子束熔煉，鍛造毛坯切向取樣。

圖4-3合金經(jīng)不同熔煉工藝，不同溫度的拉伸和沖擊性能曲線用真空感應(yīng)+真空電孤重熔；等離子電弧爐+真空電孤重熔；真空感應(yīng)+電子束重熔；鑄錠，切向取樣。
4.4.2對(duì)于在550℃~600℃溫度范圍內(nèi)工作的零件允許釆用下列制度熱處理：1080℃±10℃* 8h/AC+780℃± 10℃*16h/AC。當(dāng)獲得較低的強(qiáng)度和熱強(qiáng)性時(shí)，允許進(jìn)行780℃±10℃*(8~16)h/AC,或700℃±10℃* (8~16)h/AC補(bǔ)充時(shí)效。
4.4.3對(duì)于在750℃~800℃溫度范圍內(nèi)工作的零件允許釆用下列制度熱處理：1130℃~1150℃* 8H/AC+1050℃±10℃*4h/AC+850℃±10℃*8h/AC。 當(dāng)獲得較低強(qiáng)度和熱強(qiáng)性時(shí)，建議進(jìn)行750℃±10℃* 16H/AC補(bǔ)充時(shí)效。
圖4-5合金的沖擊拉伸性能曲線沖擊拉伸變形速度為：5m/min電子束熔煉，鍛造毛坯切向取樣
圖4-6-真空感應(yīng)爐+真空電弧重熔；

圖4-7合金經(jīng)不同溫度和變形速度，室溫拉伸性能曲線旁數(shù)字單位為：m/min；經(jīng)雙真空熔煉,鑄錠經(jīng)拔長(zhǎng)傲粗.弦向取樣。
4.4.4為了消除機(jī)加工應(yīng)力，必要時(shí)成品零件可在中性氣氛或真空中于最終時(shí)效溫度780℃或750℃±10℃退火6h~8h。退火后爐冷到200℃~250℃,然后空冷。
4.5表面處理工藝
4.6切削加工與磨削性能
無(wú)特殊要求。
5組織結(jié)構(gòu)
5.1相變溫度
γ′相的開(kāi)始析岀溫度為855℃±10℃,溶解溫度為1040℃~1125℃[16]。
5.2時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
5.2.1中限成分的合金在1120℃*8h均勻化后，γ′相析出的動(dòng)力學(xué)曲線見(jiàn)圖5-1；固溶體的等溫轉(zhuǎn)變C曲線見(jiàn)圖5-2。
5.2.2/相質(zhì)點(diǎn)長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)曲線見(jiàn)圖5-3,式中：d~礦質(zhì)點(diǎn)平均直徑，單位為nm；t--時(shí)間，單位為h；K--增長(zhǎng)速度系數(shù)。
5.3典型組織
合金經(jīng)固溶+時(shí)效后的組織除奧氏體外，還有γ′、MC、M6C、TiN和兩種含La相。為Ni,(Ti、Al、Nb)型,s(γ′)約占合金35%~39%,組成為(ωt%)69Ni-2.4Cr-4.7Co-1.2Mo-3.1Nb-7.0Ti-12.0Al-0.1Fe-0.4Si；MC型碳化物的組成為(ωt%)(64~68)Nb-(15~17)Ti-(5~7)Mo；M6C型碳化物中則含Ni、Co、Mo、Cr、Nb、Ti等元素，碳化物的總量(體積分?jǐn)?shù))為0.9%~1.1%,TiN的數(shù)量(體積分?jǐn)?shù))為0.020%~0.029%。兩種含La相，一種為Ni5 La型金屬間化合物，其中部分Ni被2.6Co-1.5Cr-1.0Al置換，ω(Ni5La)為0.07%~0.13%；另一種為Ni(La,Ce)P磷化物，含有ω(La+Ce)61.3%-ω(P)13.2%,其余為ω(Ni)0.009%~0.019%。鍛件經(jīng)制度1處理，組織和析出相形貌見(jiàn)圖5-4。
圖5-2固溶體的等溫轉(zhuǎn)變C曲線⑴

參考文獻(xiàn)

略。