高溫合金GH4169

1、常州市天志金屬材料有限公司一、GH4169 概述GH4169合金是以體心四方的"和面心立方的相沉淀強(qiáng)化的鎳基高溫合金，在-253700溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。    該合金的另一特點(diǎn)是合金組織對(duì)熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系，可針對(duì)不同的使用要求制定合理、可

2、行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿(mǎn)足不同強(qiáng)度級(jí)別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等?？芍瞥杀P(pán)、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機(jī)匣等零部件在航空上長(zhǎng)期使用。    1.1 GH4169 材料牌號(hào)  GH4169(GH169)1.2 GH4169 相近牌號(hào)  Inconel 718(美國(guó)),NC19FeNb(法 國(guó))1.3 GH4169 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GJB 2612-1996&#

3、160;焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范HB 6702-1993 WZ8系列用GH4169合金棒材GJB 3165  航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范GJB 1952 航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范GJB 1953 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GJB 2612 焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范GJB 3317 航空用高溫合金熱軋板材規(guī)范GJB 2297 航空用高溫合金冷拔（軋）無(wú)縫管規(guī)范GJB 3020 航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范GJB 3167&#

4、160;冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范GJB 3318 航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范GJB 2611 航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范YB/T5247 焊接用高溫合金冷拉絲YB/T5249 冷鐓用高溫合金冷拉絲YB/T5245 普通承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材GB/T14993 轉(zhuǎn)動(dòng)部件用高溫合金熱軋棒材GB/T14994 高溫合金冷拉棒材GB/T14995 高溫合金熱軋板GB/T14996 高溫合金冷軋薄板GB/T14997 高溫合金鍛制圓餅GB/T14998 高溫合金坯件毛壞GB/T1499

5、2 高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類(lèi)和牌號(hào)HB 5199 航空用高溫合金冷軋薄板HB 5198 航空葉片用變形高溫合金棒材HB 5189 航空葉片用變形高溫合金棒材HB 6072 WZ8系列用GH4169合金棒材1.4 GH4169 化學(xué)成分  該合金的化學(xué)成分分為3類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，見(jiàn)表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強(qiáng)化相的數(shù)量，提高抗疲勞性能和材料強(qiáng)度。同時(shí)減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)

6、準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和綜合性能。核能應(yīng)用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不變），具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當(dāng)（B）0.002%時(shí)，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別，合金牌號(hào)為GH4169A。表1-11 %類(lèi)別C  Cr  Ni  Co  Mo Al  Ti  Fe標(biāo)準(zhǔn)0.08 17.021.0 50.055.0 1.02.803.30 0.300.70 0.751.15

7、 余優(yōu)質(zhì)0.020.06 17.021.0 50.055.0 1.0 2.803.30 0.300.70 0.751.15 余高純0.020.06 17.021.0 50.055.0 1.0 2.803.30 0.300.70 0.751.15 余類(lèi)別NbB Mg Mn Si P S CuCa不大于標(biāo)準(zhǔn)4.755.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01

8、優(yōu)質(zhì)5.005.500.006 0.010.350.350.0150.0150.300.01高純5.005.500.0060.0050.350.350.0150.0020.300.005續(xù)表1-1 %類(lèi)別BiSnPbAg SeTeTlN O不大于標(biāo)準(zhǔn)-0.0005-0.0003-優(yōu)質(zhì)0.0010.0050.0010.0010.0003-0.010.01高純0.000030.0050.0010.0010.00030.000050.00010.010.005        

9、60;                            1.5 GH4169 熱處理制度 合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級(jí)別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類(lèi)：(10101065)±10，1h，油冷、空冷或水冷+720±

10、5，8h，以50/h 爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無(wú)相，存在缺口敏感性，但對(duì)提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。：(950980)±10，1h，油冷、空冷或水冷+720±5，8h，以50/h 爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理的材料有相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。：720±5，8h,以50/h爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理后，材料中的相較少，能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱(chēng)為直接時(shí)效熱處理制度。1.6 

11、GH4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)模鍛件（盤(pán)、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤(pán)狀交貨。1.7 GH4169 熔煉和鑄造工藝 合金的冶煉工藝分為3類(lèi)：真空感應(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔?？筛鶕?jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿(mǎn)足應(yīng)用要求。1.8 GH4169 應(yīng)用概況與特殊要求 制造航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動(dòng)件，如盤(pán)、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊

12、固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(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)用的零件及其他零件。     近年來(lái)，在對(duì)該合金研究不斷深化和對(duì)該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。  二、GH4169 物理及化學(xué)性能 2.1 GH4169 熱性能2.1.1 GH4169

13、0;熔化溫度范圍  12601320。2.1.2 GH4169 熱導(dǎo)率  見(jiàn)表2-1。表2-12/111002003004005006007008009001000/（W/（m·）13.414.715.917.818.319.621.222.823.67.630.42.1.3 GH4169 比熱容 見(jiàn)表2-2。2.1.4 GH4169線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3；2.2 GH4169密度  =8.24g/cm3。2.3 GH4169電性能&#

14、160; 表2-22/3004005006007008009001000c/（J/（kg·）481.4493.9514.8539.0573.4615.4657.2707.4表2-32/201002020020300204002050020600207002080020900201000/10-6-111.813.013.514.114.414.815.417.018.418.72.4 GH4169磁性能  合金無(wú)磁性。2.5 GH4169化學(xué)性能2.5.1 GH4169抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速

15、率見(jiàn)表 2-4。表2-4/6007008009001000氧化速率/(g/(m2·h)0.01760.02770.03510.09610.1620  三、GH4169力學(xué)性能  優(yōu)質(zhì)棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見(jiàn)表3-1。表3-11規(guī)格d/mm取樣方向/拉伸性能   不小于HBS持久性能P0.2/MPab/MPa 5/%/% /MPat/h 5/%125縱向2065010308601280100012121515346-690-25-5126200橫向206501030860124

16、09656688-690-25-200 橫向20650102080012309006688-690-25-注：熱處理制度：。  四、GH4169組織結(jié)構(gòu) 4.1 相變溫度 "相是該合金的主要強(qiáng)化相，其最高穩(wěn)定溫度是650，開(kāi)始固熔溫度為840870，完全固熔溫度是950，相也是該合金的強(qiáng)化相，但數(shù)量少于"相，其析出溫度是600，完全熔解溫度是840；相的開(kāi)始析出溫度是700，析出峰溫度是940，980開(kāi)始熔解，完全熔解溫度是1020。4.2 時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 見(jiàn)圖4-1。4.3 

17、;合金組織結(jié)構(gòu)4.3.1 合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織由基體、"、NbC相組成。"(Ni3Nb)相是主要強(qiáng)化相，為體心四方有序結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)定相，呈圓盤(pán)狀在基體中彌散共格析出，在長(zhǎng)期時(shí)效或長(zhǎng)期應(yīng)用期間，有向相轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，使強(qiáng)度下降。(Ni3(Al、Ti)相的數(shù)量次于"相，呈球狀彌散析出，對(duì)合金起一部分強(qiáng)化作用。相主要在晶界析出，其形貌與鍛造期間的終鍛溫度有關(guān)，終鍛溫度在900，形成針狀，在晶界和晶內(nèi)析出；終鍛溫度達(dá)930，相呈顆粒狀，均勻分布；終鍛溫度達(dá)950，相呈短棒狀，分布于晶界為主；終鍛溫度達(dá)980，在晶界析出少量針狀相，鍛件出現(xiàn)持久缺口敏感性。終鍛溫度達(dá)

18、到1020或更高，鍛件中無(wú)相析出，晶粒隨之粗化，鍛件有持久缺口敏感性。鍛造過(guò)程中，相在晶界析出，能起到釘扎作用，阻礙晶粒粗化。4.3.2 L相是變形GH4169合金中不允許存在的相，該相富鈮，存在于鑄錠枝晶間，降低鑄錠初熔點(diǎn)，鑄錠中L相固溶溫度和均勻化時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖4-2。4.3.3 晶粒度4.3.3.1 合金在高溫固熔（保溫2h）時(shí)的晶粒長(zhǎng)大傾向見(jiàn)圖4-3。4.3.3.2 棒材（原始晶粒99.5級(jí)）經(jīng)不同溫度加熱并以不同變形量鍛造變形后，再經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)熱處理（固溶溫度965，1h），其晶粒度的變化見(jiàn)表4-1。4.3.3.3 鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，普通

19、鍛件平均晶粒度為4級(jí)，允許個(gè)別2級(jí)，高強(qiáng)鍛件平均晶粒度為8級(jí)，允許個(gè)別2級(jí)；直接時(shí)效鍛件平均晶粒度應(yīng)為10級(jí)或更細(xì)。4.3.4 直接時(shí)效的鍛件在600700長(zhǎng)期時(shí)效500h后，析出相數(shù)量的變化見(jiàn)表4-2。表4-119鍛造加熱溫度/以下變形程度的晶粒度/級(jí)鍛造加熱溫度/以下變形程度的晶粒度/級(jí)15%25%35%55%65%80%15%25%35%55%65%80%10501030102067778788897898789988999(7)8991000980 88 9910 8910 10910 1091011 1011 表4-211時(shí)效規(guī)范析出相數(shù)量/%/t/h-Ni3NbMC"-Ni3Nb，-Ni3(Al，Ti，Nb)直接時(shí)效狀態(tài)6.4519.216006507005005005006.307.4810.3120.6218.6815.18  五、GH4169工藝性能與要求 5.1 成型性能5.1.1 因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析程度與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速