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高溫結(jié)構(gòu)承力鋼GH4169

 GH4169與優(yōu)質(zhì)GH4169高溫合金

1合金介紹(特別提醒:由于本篇文章篇幅巨長,所以省略了大部份的圖表展示,如果有看官需要具體圖表,可直接聯(lián)系上海墨鉅特殊鋼客服021-67898711索取。感謝理解)
1.1 概述
GH4169是Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型變形高溫合金,長時使用溫度范圍-253°C?650°C ,短時使用溫度 可達800°C。合金在650°C以下強度較高,具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化和耐腐蝕性能,以及良好的 加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性。適于制作航空、航天、核能和石化工業(yè)中的渦輪盤、環(huán)件、葉片、 軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等,主要產(chǎn)品有熱軋和鍛制棒材、冷拉棒、板材和帶材、絲材、管 材、環(huán)形件和鍛件等。
合金從成分上分為普通和優(yōu)質(zhì)兩大類,優(yōu)質(zhì)GH4169合金的碳、鈮、硫和氣體含量的控制更嚴(yán)格,主要用于制造各類轉(zhuǎn)動零件;從制作工藝分為標(biāo)準(zhǔn)、高強和直接時效三大類,其中高強和直接時效工藝用于優(yōu)質(zhì)GH4169合金鍛件,熱變形溫度依次降低,鍛件的平均晶粒度依次細(xì)化,強度則依次升高,可以滿足航空 發(fā)動機中不同轉(zhuǎn)動零件的應(yīng)用要求。
1. 2 應(yīng)用概況及特性
合金已用于制作航空發(fā)動機渦輪盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件和焊 接結(jié)構(gòu)件等;制作液氫、液氧火箭發(fā)動機中的渦輪轉(zhuǎn)子等部件;制作核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架; 制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的多種零件。批產(chǎn)和使用情況良好。
合金在真空自耗重熔時可采用氮氣冷卻工藝,可有效地減輕鈮元素偏析;采用噴射成形工藝,生產(chǎn)環(huán)件,可降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期;采用超塑成形工藝,可擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
1.3 材料牌號
GH4169(GH169)。
1. 4 相近牌號
Inconel 718(美),NC19FeNb(法)。
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
GJB2611A航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范
GJB 2612焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范
GJB3318A航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范
GJB 3527彈簧用高溫合金冷拉絲材規(guī)范
GJB 5280航空發(fā)動機用高溫合金盤形鍛件規(guī)范
GJB 5301航空發(fā)動機用髙溫合金環(huán)形件規(guī)范
GJB 712A航天用GH4169高溫合金鍛制圓餅規(guī)范
HB/Z 140航空用高溫合金熱處理工藝
Q/5B 4040優(yōu)質(zhì)GH4169合金鍛件
Q/3B 4048(Q/5B 4029、撫高新13、協(xié)上五高22X3S280)優(yōu)質(zhì)GH4169合金棒材
Q/3B 4056(Q/5B 4009、撫高新11、協(xié)上五高24)高強GH4169合金壓氣機盤鍛件
Q/3B 4054(RJTO10、撫高新10、協(xié)上五高23)直接時效GH4169合金壓氣機盤、渦輪盤鍛件
Q/3B 4050(Q/5B 4037、撫高新9、協(xié)上五高32) GH4169合金厚板、薄板和帶材
Q/3B 4052  GH4169合金毛細(xì)管材
1. 6 冶煉工藝
采用真空感應(yīng)爐+電渣重熔、或真空感應(yīng)爐+真空自耗重熔、或真空感應(yīng)爐+電渣重熔+真空自耗重 熔、或真空感應(yīng)爐+真空自耗重熔+電渣重熔熔煉工藝。
1.7 化學(xué)成分
摘自GB/T 14992和文獻[14],見表1-1。
表1-1
元素CCrNiCoMoAlTiFeNb
質(zhì)量分?jǐn)?shù)普通≤0. 0817. 00 ?21. 0050. 00?55. 00≤1.002. 80 ?3. 300. 20—0. 800. 65 ?1.154. 75?5. 50
/% 優(yōu)質(zhì)0. 02—0. 0617. 00?21. 0050. 00?55. 00≤1.002. 80—3. 300. 20—0. 800. 65 ?1.155. 00?5. 50
元素BMgMnSiPSCuCaBi
質(zhì)量分?jǐn)?shù)普通≤0. 006≤0.010VO. 35WO. 35WO. 015≤0. 015WO. 300
/% 優(yōu)質(zhì)≤0. 006≤0. 005VO. 35≤0. 35≤0.015≤0. 015≤0. 30MO. 005≤0. 00003
元素SnPbAgSeTeTi[N][()]
質(zhì)量分?jǐn)?shù)普通
/% 優(yōu)質(zhì)≤0. 005≤0. 0005VO. 0005≤0. 0003≤0. 00005≤0. 0001≤0.01≤0. 005
注:核能應(yīng)用時功(B)ω0.002%。
1. 8 熱處理制度
摘自HB/Z 140、GJB712A、GJB 5301、Q/3B 4052和Q/3B 4054,分標(biāo)準(zhǔn)熱處理和直接時效處理兩種。
1.8. 1 標(biāo)準(zhǔn)熱處理
盤形鍛件、環(huán)形件,(950~980)°C ±10°C * lh/OQ(或 AC、或 WQ)+720°C ± 10°C *8h/FC(50°C  ± 10°C/h)→620°C ± 10°C *8h/AC,HB 461 ?341;
航天用鍛制圓餅,(950?1010)°C  ±10°C * lh/AC+720°C ± 10°C * 8h/FC(50°C/h)→620r  ± 10°C *8h/AC(或 FC);
絲材,955°C ± 10°C * lh/AC+720°C ±10°C * 8h/FC(50°C  ± 10°C/h) →62O°C ±5°C * (7?8)h/AC,HRCN32;
棒材和鍛件,(950?980)°C ± 10°C*lh/AC + 720°C  ±5°C *8h/FC(50t±10°C/h)→ 620°C ±5°C *8h/AC,HB 法346;
板材、焊接件:
制度 I :(940?96O)°C/AC+(71O?730)°C*(8?8. 5)h/FC(50°C 土 10°C/h) →(615?620)P * (8?
8. 5)h/AC,其中固溶保溫時間:S(d)W3mm,(25~30)min;3(a)3mm~5mm,(30?35)min;
制度 II :中間退火,(940~960)°C * (15~20)min/AC;
管材,955°C ± 10°C * 30min/AC(或風(fēng)冷)+720°C ± 10°C * 8h/FC(50°C  ± 10°C/h)→620°C  ± 10°C , 使總保溫時間不少于18h,空冷或風(fēng)冷。
1.8.2 直接時效處理
盤形鍛件直接時效制度:720°C + 10°C *8h/FC(50°C± 10°C/h)→620°C + 10°C *8h/AC。
1. 9 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
1. 9. 1 主要規(guī)格
D15mm~100mm熱軋棒材;d 100mm?350mm鍛制棒材;D8mm~45mm的圓形冷拉棒材(≤25mm 圓形冷拉棒材,8%?12%或12%?30%的冷拉變形),邊長8mm?30mm方形冷拉棒材;d0. 2mm?8mm 冷拉絲材;彈簧用冷拉絲A類,d≤6mm(50%?60%冷拉變形量),d>6mm(30%以上冷拉變形量)。B類 d≤0. 65mm(15%冷拉變形量),(>0. 65mm(冷拉變形量不限);厚4. 00mm~14. 00mm熱軋板材渣0. 50mm ~4. 00mm冷軋薄板;厚0. 10mm~0. 80mm冷軋帶材;d≤5mm,壁厚≤0.5mm,長度≥0. 5m管材;各種規(guī)
格的鍛制圓餅、環(huán)件、模鍛件(盤、整體鍛件)。
1.9.2 供應(yīng)狀態(tài)
熱軋和鍛制棒材不經(jīng)熱處理.經(jīng)車光或磨光后供應(yīng);冷拉棒材以冷拉+磨光、或冷拉+固溶+磨光后 供應(yīng);絲材以冷拉或固溶,經(jīng)去除氧化皮后供應(yīng);彈簧用冷拉絲經(jīng)光亮固溶后直條或盤狀供應(yīng);管材A類 經(jīng)冷拔+固溶+除氧化皮、或冷拔+光亮固溶后供應(yīng),管材B類以冷拔狀態(tài)供應(yīng);帶材經(jīng)光亮固溶+切邊
后成卷供應(yīng);冷軋薄板經(jīng)固溶+堿酸洗+平整+矯直+切邊后供應(yīng);熱軋板材經(jīng)固溶+堿酸洗+平整+切 邊后供應(yīng);盤鍛件以鍛態(tài)+除氧化皮、或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理+粗加工后供應(yīng);環(huán)形件一般不經(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1260°C~1320°C。
2.2 相變點
2.3 熱導(dǎo)率(表2-1)

θ/°C11100200300400500
λ/[W/(m ? °C)]13. 414. 715. 917. 818. 319. 6
θ/°C6007008009001000
λ/[W/(m ? °C)]21. 222. 823. 627.630.4
2.4 電阻率
2.5 熱擴散率
2.6 比熱容(表2-2)

θ/°C300400500600

481. 4493. 9514. 8539. 0
θ/°C7008009001000

573.4615.3657.2707.4
2. 7 線膨脹系數(shù)(表2-3)
θ/°C20?
一 253
2()?
-183
2()?
100
20?
200
20?
300
20?
400

9. 111. 011. 813. 013. 514. 1
θ/°C20?
500
20?
600
20?
700
20?
800
20?
900
20?
1000

14.414. 815.417. 018. 418. 7
2.8 密度
p=8. 24g/cm3。
2.9 磁性能
合金無磁性。
2. 10 彈性性能(表2-4)

θ/°C20100200300400418450500550600650700
E/GPa204181176
160160150146141
EC /GPa203172
162161155153
ED/GPa205201193187180175168160
G/GPa7977747168666460

0. 300. 300. 300. 300. 310. 320. 320. 33
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100h表 2-5.
θ/°C6007008009001000
100h的氧化速率/
g/(m2 ? h)
0.01760.02770. 03510.09610. 1620
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
3. 1. 1. 1鍛件、棒材、板材、絲材、毛細(xì)管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1?表3-5。
標(biāo)準(zhǔn)號品種取樣θ/°C拉伸性能HBS持久性能①
σb/MPaσp0.2δ5/%ψ/%σb/MPaσp0.2δ5/%ψ/%
GJB 5280航空用
盤鍛件
弦向 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理20≥1270≥1030≥12≥15461?341
650≥1000≥865≥12≥18690≥25≥5≥τ
GJB 5301航空用 環(huán)形件20≥1270≥1035≥12≥15451?345
650≥1000≥860≥12≥15690≥25≥5≥τ
①持久持續(xù)時間達到規(guī)定時間后,可按相應(yīng)規(guī)定的加載至拉斷;τH≥τ后,試樣可不拉斷,允許采用光滑-缺口組合試 樣,缺口試樣=0. 2mm.