高溫合金GH/NS
交期：30天
描述：GH4049是Ni-Co-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度小于950°C。該合金在1000°C以下具有良好的抗氧化性能，950°C以下具有較高的高溫強(qiáng)度。適于制造工作溫度在850°C?950°C的燃?xì)鉁u輪工 作葉片。主要產(chǎn)品有熱軋和鍛制棒材、模鍛渦輪葉片。
規(guī)格：板，棒，帶，線，管，可定制
GH4049高溫合金
1合金介紹
1.1 概述
GH4049是Ni-Co-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度小于950°C。該合金在1000°C以下具有良好的抗氧化性能，950°C以下具有較高的高溫強(qiáng)度。適于制造工作溫度在850°C?950°C的燃?xì)鉁u輪工 作葉片。主要產(chǎn)品有熱軋和鍛制棒材、模鍛渦輪葉片。
1. 2 應(yīng)用概況及特性
合金已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片和其他高溫承力件。經(jīng)長(zhǎng)期的生產(chǎn)和使用考驗(yàn)，已成為使用最 廣泛的葉片材料之一。
該合金與同類用途的鎳基合金相比，合金的熱加工塑性較差，但經(jīng)電渣重熔或真空電弧重熔后，可以 改善其加工塑性，且1000°C?1170°C的沖擊韌性提高1?3倍。
1.3 材料牌號(hào)
GH4049（GH49、212）。
1. 4 相近牌號(hào)：（請(qǐng)聯(lián)系墨）鉅特殊鋼客服）
1.5材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號(hào)
GB/T 14993轉(zhuǎn)動(dòng)部件用高溫合金熱軋棒材
GJB 1953A航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高溫合金熱軋棒材規(guī)范
HB/Z 140航空用高溫合金熱處理工藝
1. 6 熔煉工藝
釆用真空感應(yīng)爐+電渣重熔、或真空感應(yīng)爐+真空電弧重熔熔煉工藝。
1.7 化學(xué)成分
摘自GB/T 14992,雜質(zhì)元素分析有區(qū)別的摘自GJB 1953A,見(jiàn)表1-1。
元素 | C | Cr | Ni | Co | W | Mo | AL | Ti |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 0. 04?0. 10 | 9. 50?11. 00 | 余 | 14.00 ?16.00 | 5.00 ? 6.00 | 4. 50 ? 5. 50 | 3. 70?4. 40 | 1.40 ?1.90 |
元素 | Fe | V | B | Ce | Mn | Si | P | S |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | ≤1. 50 | 0. 200 — 0. 500 | ≤0. 025 | ≤0. 020 | ≤0. 50 | ≤0. 50 | ≤0. 10 | ≤0. 010 |
元素 | Cu | Bi | Sn | Sb | As | Pb | 一 | 一 |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | ≤0. 070 | ≤0. 0001 | ≤0. 0012 | ≤0. 0025 | ≤0. 0025 | ≤0. 001 | 一 | — |
①GJB 1953A規(guī)定檢驗(yàn)的雜質(zhì)元素。 | ||||||||
1.8 熱處理制度
摘自HB/Z 140,轉(zhuǎn)動(dòng)件用熱軋棒材的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度為： 1200°C±10°C*2h/AC+1050°C±10°C*4h/AC+850°C±10°C*8h/AC,HB 363?302。
1. 9 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自 GB/T 14993 和 GJB 1953A。
1.9.1主要規(guī)格
D8mm?55mm熱軋棒材。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
棒材不經(jīng)熱處理、經(jīng)全面磨光或車光后供應(yīng)。模鍛葉片經(jīng)零件熱處理后供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能
2. 1 熔化溫度范圍
1320°C ?1390PQ。
2. 2 相變點(diǎn)
2.3 熱導(dǎo)率（表2-1）
θ/°C | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
λ/[W/(m ? °C)] | 10. 5 | 12. 1 | 14. 2 | 16. 3 | 18.() |
θ/°C | 600 | 700 | 800 | 900 | 一 |
入/[W/(m ? °C )] | 2().] | 22.2 | 24. 3 | 26.8 | 一 |
2.4 電阻率20°C （可聯(lián)系1/3/4/7/2/7/8/7/9/9/0）。
2.5 熱擴(kuò)散率
2. 6 比熱容（表2-2）
θ/°C | 150 | 200 | 300 |
414 | 435 | 498 | |
θ/°C | 400 | 500 | 600 |
561 | 615 | 628 |
2.7 線膨脹系數(shù)（表2-3）
θ/°C | 20 ?100 | 20 ?200 | 20 ?300 | 20 ?400 | 20 ?500 |
12. 36 | 12. 63 | 13. 16 | 13. 54 | 13. 85 | |
θ/°C | 20 ?600 | 20 — 700 | 20 ?800 | 20 ?900 | — |
14. 15 | 14. 61 | 15. 24 | 16. 33 | — | |
θ/°C | 20 ?100 | 20 ?200 | 20 ?300 | 20 ?400 | 20 ?500 |
12. 36 | 12. 63 | 13. 16 | 13. 54 | 13. 85 | |
θ/°C | 20 ?600 | 20 — 700 | 20 ?800 | 20 ?900 | — |
14. 15 | 14. 61 | 15. 24 | 16. 33 | — |
2.8 密度p=8. 44g
2.9 磁性能
合金無(wú)磁性。
2. 10 彈性性能（表2-4）
θ/°C | 20 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
Ed/GPa | 218 | 192 | 187 | 181 | 173 | 164 | — |
E/GPa | 206 | 177 | 167 | 162 | 155 | 141 | 118 |
2. 11 化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
合金在空氣介質(zhì)中，不同溫度試驗(yàn) 100h的氧化速率見(jiàn)表2-5。
θ/°C | 950 | 1000 | 1100 |
100h的氧化速率/Cg/(m2 - h)] | 0. 65 | 0. 80 | 1. 07 |
2. 11.2 耐腐蝕性能
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）
表3-1
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) | 品種 | 熱處理 | 方案 | θ/°C | 拉伸性能 | 持久性能 | 室溫硬度 | |||
σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | τ/h | ||||||
GJB 1953 A ① | 熱軋棒 | 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理 | I | 900 | ≥570 | ≥8.0 | ≥12.0 | 275 | ≥20 | 363?302 |
II | 215 | ≥80 | ||||||||
GB/T 14993② | I | 900 | ≥569 | ≥7.0 | ≥11.0 | 245 | ≥40 | 363?302 | ||
II | 216 | ≥80 | ||||||||
允許釆用950°C±10°C*2h/AC時(shí)效，此時(shí)硬度值應(yīng)為HBW 341?285,其900°C、σb≥540MPa,其他性能指標(biāo)不變。 | ||||||||||
3.1.2生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計(jì)許用值（表3-2）
3.2 短時(shí)力學(xué)性能
3. 2. 1硬度
3. 2.2 沖擊性能
3.2. 2.1熱軋棒不同溫度的沖擊韌性見(jiàn)表3-3。
3. 2. 2.2熱軋棒經(jīng)不同長(zhǎng)期時(shí)效，室溫沖擊韌性見(jiàn)圖3-1。
冶煉工藝 | 取樣 | θ/°C | |
真空 感應(yīng)爐 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 20 | 140 |
700 | 170 | ||
800 | 150 | ||
900 | 290 | ||
950 | 340 |
取樣 | 熱處理 | θ/°C | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | 樣本大小 | ||||||
S | -3σ | A | B | X | S | X | S | X | ||||
熱軋棒 | 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理 | 20 | — | 980 | 1015 | 1070 | 1171 | — | 11 | - | 12 | — |
700 | — | 830 | 860 | 905 | 994 | — | 9 | 11 | — | |||
800 | — | 790 | 820 | 860 | 942 | — | 10 | - | 11 | — | ||
900 | 570 | 575 | 595 | 625 | 663 | 8 | 17 | 12 | 21 | 122 | ||
葉片模鍛件 | 零件熱處理 | 900 | 540 | — | 590 | 625 | 650 | 6 | 29 | 8 | 36 | 356 |
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熱軋棒不同溫度下屈服點(diǎn)前的拉伸曲線見(jiàn)圖
表 3-4[1]
冶煉方法 | 取樣 | θ/°C | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | 冶煉方法 | 取樣 | θ/°C | σb/MPa | δ5/% | ψ/% |
真空感應(yīng)爐 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 20 | 1128 | 10 | 11 | 真空感應(yīng)爐 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 800 | 947 | 19 | 18 |
700 | 1035 | 11 | 15 | 900 | 693 | 23 | 29 | ||||
800 | 879 | 12 | 18 | 真空感應(yīng)爐 | 20 | 1079 | 10 | 10 | |||
900 | 638 | 20 | 22 | 700 | 1030 | 10 | 11 | ||||
950 | 542 | 23 | 30 | 800 | 962 | 13 | 15 | ||||
真空感應(yīng)爐 | 20 | 1133 | 11 | 12 | 900 | 663 | 20 | 24 | |||
700 | 1069 | 12 | 17 | — | — | — | — | — | — |
3. 2. 6. 2熱軋棒經(jīng)不同溫度長(zhǎng)期時(shí)效，對(duì)應(yīng)時(shí)效溫 度的拉伸性能曲線見(jiàn)圖3-4。
3.3 持久和蠕變性能
3.3. 1持久性能
3.3. 1. 1熱軋棒不同溫度和時(shí)間的持久極限見(jiàn) 表 3-5.
3.3. 1.2棒材供應(yīng)狀態(tài)，不同溫度和時(shí)間的秒計(jì)持 久極限見(jiàn)表3-6。
3.3. 1.3熱軋棒不同溫度的持久應(yīng)力-壽命曲線見(jiàn) 圖3-5,持久熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線見(jiàn)圖3-6。 （可聯(lián)系1/3/4/7/2/7/8/7/9/9/0）。
3.3. 1.4熱軋棒經(jīng)不同冶煉工藝，不同溫度的光滑 和缺口持久性能見(jiàn)表3-7。
表 3-5
冶煉工藝 | 取樣 | θ/°C | σb | ||||||
σ100 | σ200 | σ500 | σ1000 | σ2000 | σ5000 | σ10000 | |||
真空感應(yīng)爐 +真空電弧 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 700 | 742 | 693 | 633 | 591 | 552 | 504 | 471 |
800 | 470 | 425 | 372 | 336 | 304 | 266 | 241 | ||
850 | 379 | 322 | 259 | 219 | 186 | 150 | 127 | ||
900 | 241 | 203 | 153 | 123 | 100 | 75 | 60 | ||
950 | 127 | 一 | 83 | 64 | 54 | 一 | — | ||
1000 | 69 | 一 | — | 一 | — | — | — | ||
表 3-6
取樣 | θ/°C | στs/MPa | ||||
σ10 | σ60 | σ120 | σ180 | σ300 | ||
棒材 供應(yīng)狀態(tài) 20°Cσb = 1225MPa | 800 | 1030 | 940 | 900 | 860 | 825 |
900 | 685 | 560 | 520 | 510 | 500 | |
1000 | 450 | 345 | 305 | 295 | 290 | |
冶煉工藝 | 取樣 | θ/°C | 光滑試樣 | 缺口試樣 | |||
b/MPa | τ/h | δ5/% | σ/MPa | rH?/h | |||
真空感應(yīng)爐 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 700 | 716 | 180 | 5. 3 | 716 | >110 |
800 | 431 | 195 | 6. 8 | 431 | >150 | ||
900 | 216 | 180 | 9. 5 | 216 | >300 | ||
950 | 137 | 175 | 9. 0 | 137 | - | ||
真空感應(yīng)爐+電渣 | 700 | 716 | 278 | 6. 0 | 716 | >300 | |
800 | 431 | 183 | 7.4 | 431 | >240 | ||
900 | 216 | 208 | 14 | 一 | 一 | ||
真空感應(yīng)爐+真空電弧 | 700 | 716 | 160 | 4 | 716 | >200 | |
800 | 431 | 185 | 3. 5 | 431 | >220 | ||
900 | 216 | 200 | 10. 5 | — | — | ||
①缺口半徑r=0. 5mm0 | |||||||
取樣 | 時(shí)效規(guī)范 | 800°C、431MPa 持久 | 900°C、216MPa 持久 | |||||
θ/°C | t/h | τ/h | δ5/% | ψ/% | τ/h | δ5/% | ψ/% | |
熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 850 | 500 | 107 | 8. 9 | 15. 0 | 一 | — | 一 |
1000 | 120 | 9. 5 | 16. 5 | — | — | — | ||
2000 | 145 | 10. 3 | 18.0 | 111 | 6.7 | 14. 7 | ||
3000 | 142 | 14.0 | 21.0 | 116 | 4.2 | 13. 1 | ||
表3-8[1]
θ/°C | a | b | a | b' | r | 注 |
700 | 31.1105 | —10. 1418 | 3.0675 | —0. 0986 | -0. 9926 | |
800 | 20.3950 | -6. 8852 | 2. 9662 | -0. 1452 | —0.9989 | |
850 | 12.8582 | -4. 2104 | 3. 0539 | -0. 2375 | —0. 9742 | |
900 | 15.9898 | -5. 8733 | 2. 7225 | -0. 1703 | -0. 9847 | r≤100h |
900 | 9.7336 | —3. 2211 | 3.0228 | —0. 3105 | -0. 9922 | r>100h |
注：75爐次.180根試樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 | ||||||
圖3-5熱軋棒不同溫度的持久應(yīng)力-壽命曲線⑵
3.3.2蠕變性能
3.3.2. 1熱軋棒不同溫度和時(shí)間的蠕變極限見(jiàn)表3-9。
3.2.2熱軋棒經(jīng)不同熔煉工藝，不同溫度100h的蠕變性能見(jiàn)表3-10。
3.3. 2.3熱軋棒不同溫度、不同應(yīng)力條件的蠕變曲線見(jiàn)圖3-7?圖3-9。
表3-9
取樣 | θ/°C | ερ/% | 100h,b/MPa | 500h,b/MPa |
熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 800 | 0. 2 | 343 | 235 |
900 | 137 | 103 | ||
950 | 78 | 64 |
表3-10
熔煉工藝 | 取樣 | θ/°C | 100h的蠕變性能 | ||
σ/MPa | εt/MPa | εp/MPa | |||
真空感應(yīng)爐 | 熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 800 | 343 | 0. 31 | 0. 13 |
900 | 147 | 0. 13 | 0. 035 | ||
真空感應(yīng)爐 | 800 | 343 | 0. 31 | 0. 115 | |
900 | 147 | 0. 13 | 0. 06 | ||
真空感應(yīng)爐 | 800 | 343 | 0. 26 | 0.065 | |
900 | 147 | 0. 13 | 0. 05 | ||
3.4 疲勞性能
3.4.1高周疲勞
3.4. 1. 1熱軋棒不同溫度的彎曲光滑和缺口疲勞 極限見(jiàn)表3-11。
3.4. 1. 2熱軋棒800°C和900°C的純彎曲光滑疲勞S-N曲線見(jiàn)圖3-10。（可聯(lián)系1/3/4/7/2/7/8/7/9/9/0）。
表3-11
取樣 | θ/°C | 在以下N,周，彎曲疲勞 | |||
σb/MPa | |||||
熱軋棒 | 700 | 324 | 314 | 284 | 255 |
標(biāo)準(zhǔn) | 800 | 343 | 333 | 304 | — |
熱處理 | 900 | 353 | 333 | 284 | 255 |
①缺口半徑 | r=0. 75mm；K = | .89O | |||
3.4.2低周疲勞
3.4.3特種疲勞
熱軋棒的冷熱疲勞性能見(jiàn)表3-12。
取樣 | θ/°C | 試樣約束程度 | 熱交換平均次數(shù) N/周 |
熱軋棒 | 900?200 | 65 | 497 |
標(biāo)準(zhǔn) | 75 | 385 | |
熱處理 | 76 | 2390 | |
注: | 圓柱試樣；空氣介質(zhì)。 | ||
表3-12
3.5 裂紋擴(kuò)展速率
3.6 斷裂韌度
3.7 松弛性能
4工藝性能與要求
4.1 成形工藝與性能
4.1.1合金在落錘上試驗(yàn)時(shí)的工藝塑性見(jiàn)圖4-1。（可聯(lián)系1/3/4/7+2/7/8/7/9/9/0）。
4.1.2變形溫度范圍1180°C?1080°C。鋼錠釆用 直接軋制成棒材，加熱溫度為H60°C + 10°C,終軋 溫度不低于1020°C。葉片模鍛加熱溫度為 1170°C±10°C,停鍛溫度不小于1050°C。葉片小余 量模鍛時(shí)，應(yīng)在保護(hù)氣氛中進(jìn)行加熱或熱處理。在 氧化性氣氛中進(jìn)行加熱或熱處理時(shí)，機(jī)加工余量每 面不得小于1.5mm。
4. 2 工藝性能
4.3 焊接性能
4. 4 零件熱處理工藝
同品種的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。
4. 5 表面處理工藝
釆用滲A1保護(hù)，滲A1試樣不同溫度的力學(xué)性能見(jiàn)表4-1 。
取樣 | 滲A1規(guī)范 | 滲Al后 | θ/°C | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | ||||
熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | — | —— | 700 | 1167—1187 | 19. 5?22. 5 | 19 ?21 | 一 | 一 | — |
800 | 1010?1030 | 12. 5?14. 58 | 17 ?19 | — | — | — | |||
900 | 740?760 | 10. 5 — 12 | 11. 5 ?15 | 206 | 4?6. 5 | 6. 5?11. 5 | |||
950°C*4h 滲層厚20〃m | 950°C*2h | 700 | 1089?1138 | 13 ?23 | 15 ?19 | — | — | — | |
800 | 1000?1020 | 14 ?25 | 11. 5?22. 5 | — | — | — | |||
900 | 716?745 | 9?12 | 11. 5 ?17 | 206 | 4?5. 5 | 6?9. 5 | |||
續(xù)表4-l
取樣 | 滲A1規(guī)范 | 滲Al后 熱處理 | θ/°C | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | ||||
熱軋棒 標(biāo)準(zhǔn) | 950°C *4h 滲層厚35呻 | 950°C*2h | 900 | 一 | — | — | 196 | 5. 5?6. 5 | 6?9. 5 |
— | 900 | — | 一 | 一 | 196 | 4-~6 | 6 — 8. 5 | ||
950°C *4h 滲層厚 (50~60) gm | 950°C *2h | 700 | 1069?1089 | 14. 5 — 18. 5 | 11. 5 ?17 | 一 | — | — | |
800 | 971?980 | 11 ?12. 5 | 13. 5?15. 5 | 一 | 一 | — | |||
900 | 726?735 | 8. 5?10. 5 | 13 — 15 | 196 | 7?8 | 9. 5?11. 5 | |||
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
相析出峰約為850°C?900°C，完全溶解溫度約為1100°C?1130°C。M^C最大析出溫度為950°C ?1050°C。
2 時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
5.3 典型組織
合金棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，晶粒度為1?4級(jí)。組織由γ基體，γ′M6C及少量M23C6型碳化物、M3B2 型硼化物組成(圖5-1)。γ′相是主要強(qiáng)化相，s(γ′)約占合金的40%,有大小兩種形態(tài)，彌散分布于晶內(nèi) (圖 5-2)。礦相的化學(xué)組成式近似*(NiCo0.10Cr0.04 )3.02 (Alo.70Ti0.15 Wo.08Mo0.M); M6C呈顆粒狀分布在 晶界上，也(MsC)約占合金的0.5%；少量的M23C6呈顆粒狀分布在晶界上,w(M,3C6)約占合金的0.02%, 化學(xué)組成式近似為(C r0.79 Moo. 07 Ti0. os Coo. 02 Fe(≥. 04) 23 (CB)6。
合金經(jīng)850°C ，1000h時(shí)效后，沒(méi)有新相析出。γ′相聚集長(zhǎng)大均呈方形，尺寸約為400nm?700nm。 晶界上的M6C及M23 C6顆粒長(zhǎng)大，數(shù)量增多，針狀M.C析出較多，見(jiàn)圖5-3 ，合金經(jīng)900°C、118MPa、 1382h長(zhǎng)期應(yīng)力時(shí)效后，γ′相、M,C及進(jìn)一步聚集長(zhǎng)大，針狀M.C碳化物增多，見(jiàn)圖5-4。（可聯(lián)系1/3/4/7+2/7/8/7/9/9/0）。
參考文獻(xiàn)
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