GH4169
一、GH4169概述
GH4169錳鋼是以體心八方的γ"和面心萬立方的γ′相水解強化的鎳基耐高溫作業錳鋼,在-253~700℃溫濕度表范圍內之內內還有著好的,650℃下列的屈從比強度居扭曲耐高溫作業錳鋼的*,并還有著好的、抗電磁干擾、、耐氧化性,各類好的生產制作性、氬弧焊性和組織安排不穩界定性,可以制造出一些的形狀繁瑣的零機件,在宇航、原子能、煤層氣工藝中,在給出溫濕度表范圍內之內內得到了為范圍廣的廣泛應用。
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規律及組織與工藝、性能間的相互關系,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規程,就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結構件、機匣等零部件在航空上使用。
1.1GH4169素材鋼材牌號GH4169(GH169)
1.2GH4169相近的字鋼材型號Inconel718(),NC19FeNb(法 國)
1.3GH4169裝修材料的技術水平標淮
GJB2612-1996《對焊用高溫金屬冷拉絲機材規范性》
HB6702-1993《WZ8產品系列用GH4169鎳鋼棒材》
GJB3165 《南航承力件用高溫天氣鎂合金熱軋鋼和鍛制棒材規范了》
GJB1952 《飛防用中高溫合金屬帶鋼板料制約》
GJB1953《 航空航天打著機甩動件用高溫環境碳素鋼冷軋棒材規范標準》
GJB2612 《手工焊接用溫度過高耐熱合金冷拉絲機材制約》
GJB3317《 航天用高溫高壓金屬帶鋼鋼板規定》
GJB2297 《中國航空用室溫各種合金冷拔(軋)直縫管規范性》
GJB3020 《航班用高熱錳鋼環坯規范了》
GJB3167 《冷鐓用氣溫合金材料冷磨砂材要求》
GJB3318 《民用航空用耐高溫硬質合金冷扎帶材正確》
GJB2611《 空航用持續高溫鎳鋼冷拉棒材標準化》
YB/T5247 《激光焊接用溫度過高不銹鋼冷拉絲工藝》
YB/T5249 《冷鐓用溫度高碳素鋼冷壓模》
YB/T5245 《常見承力件用溫度高和金冷軋和鍛制棒材》
GB/T14993《 運動零部件用氣溫耐熱合金帶鋼棒材》
GB/T14994 《低溫鋁合金冷拉棒材》
GB/T14995 《高熱合金屬熱扎板》
GB/T14996 《炎熱錳鋼冷軋鋼板板料》
GB/T14997 《溫度高合金屬鍛制圓餅》
GB/T14998 《高溫高壓鎳鋼坯件毛壞》
GB/T14992 《溫度高作業合金素材和金屬材質間無機化合物溫度高作業素材的幾大類和型號》
HB5199《 民航用溫度高合金類熱軋簿板》
HB5198 《民用航空葉輪用變行氣溫合金類棒材》
HB5189 《空航葉尖用變彎室溫硬質合金棒材》
HB6072 《WZ8國產用GH4169鎂合金棒材》
1.4GH4169有機有機化學完分該合金素材的有機有機化學完分氛圍3類:準則的物質、創新型物質、高純物質,見表1-1。創新型物質的在準則的物質的依據上降碳增鈮,若想縮短炭化鈮的總數,縮短損耗源和新增突破相的總數,提升 性和素材剛度。也縮短有危害性硫氰酸鹽隨和體的成分。高純物質是在創新型準則的依據上消減和有危害性硫氰酸鹽的的成分,提升 素材色度和。
核能應用的GH4169合金,需控制硼含量(元素成分不變),具體含量由供需雙方協商確定。當ω(B)≤0.002%時,為與宇航工業用的GH4169合金加以區別,合號為GH4169A。
表1-1[1] %
行業類型 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | |||||
要求 | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | |||||
質優 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | |||||
高純 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | |||||
品目 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | ||||
不于 | |||||||||||||
基準 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | ||||
高質 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | ||||
高純 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.005 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | 0.30 | 0.005 |
續表1-1%
等級分類 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O |
很小于 | |||||||||
準則 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- |
優異 | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | --- | --- | 0.01 | 0.01 |
高純 | 0.00003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | 0.00005 | 0.0001 | 0.01 | 0.005 |
1.5GH4169熱處里機制硬質金屬更具與眾不同的的熱處里機制,以的管理晶體度、的管理δ相形貌、分布點和的數量,才能贏得與眾不同的等級的結構力學性能指標。硬質金屬熱處里機制分3類:
Ⅰ:(1010~1065)℃?10℃,1h,油冷、空冷或油冷 720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內均無δ相,存在缺口敏感性,但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
Ⅱ:(950~980)℃?10℃,1h,油冷、空冷或油冷 720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是常用的熱處理制度,也稱為標準熱處理制度。
Ⅲ:720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理后,材料中的δ相較少,能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。
1.6GH4169的品種要求和批售工作方式還可以批售模鍛件(盤、整體結構鍛件)、餅、環、棒(鍛棒、軋棒、冷拉棒)、板、絲、帶、管、各種模樣和圖片尺寸的防松螺栓件、黏性元器件等、訂貨工作方式由供給與需求甲乙雙方磋商。絲材以磋商的訂貨工作方式成盤狀訂貨。
1.7GH4169煉制和冶煉工序設計合金類的冶煉工序設計以分成3類:渦流感應開關加電渣重熔;渦流感應開關加渦流弧光重熔;渦流感應開關加電渣重熔加渦流弧光重熔。可依照工件的的使用規范請求,選澤需要備考的冶煉工序設計,請求適用規范請求。
1.8GH4169用途慨況與獨特的標準開發飛機維修和航天部打著機中的各樣靜置件和勻速轉動件,如盤、環件、機匣、軸、嫩葉、固定件、活力部件、天燃汽連接管、密封蓋部件等和悍接的結結構’;開發核技術工業化用途的各樣活力部件和格架;開發原油和化工廠領域用途的元器件及元器件。
近年來,在對該合金研究不斷深化和對該合金應用不斷擴大的基礎上,為提高質量和降低,發展了很多新工藝: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,生產環件,降低生產和縮短生產周期;采用超塑成型工藝,擴大產品的生產范圍。
二、GH4169物理及化學性能
2.1GH4169性溫能
2.1.1GH4169熔解溫暖使用范圍1260~1320℃。
2.1.2GH4169熱導率見表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m?℃)) | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
2.1.3GH4169比熱容見表2-2。
2.1.4GH4169線澎漲常數見表2-3;
2.2GH4169孔隙率ρ=8.24g/cm3。
2.3GH4169電性能方面
表2-2[2]
θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
c/(J/(kg?℃)) | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.4 | 657.2 | 707.4 |
表2-3[2]
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 | 20~1000 |
α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
2.4GH4169剩磁能鋁合金無剩磁。
2.5GH4169物理化學性能方面
2.5.1GH4169耐磨性在空氣的有機溶劑中試驗報告100h后的空氣氧化時延見表2-4。
表2-4
θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
脫色帶寬/(g/(m2?h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
三、GH4169力學性能
優質棒材技術標準規定的性能見表3-1。
表3-1[1]
規模 d/mm | 送樣導向 | θ/℃ | 伸展特性不超過 | HBS | 堅持下去功能 | |||||
σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||||
≤125 | 垂直 | 20 650 | 1030 860 | 1280 1000 | 12 12 | 15 15 | ≥346 --- | --- 690 | --- ≥25 | --- ≥5 |
126~200 | 橫縱 | 20 650 | 1030 860 | 1240 965 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
>200 | 雙向 | 20 650 | 1020 800 | 1230 900 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
注:熱處理制度:Ⅱ。
四、GH4169組織結構
4.1相變工作濕度γ"相是該耐熱合金材料的主要是提高相,其高平穩工作濕度是650℃,已經固熔工作濕度為840~870℃,*固熔工作濕度是950℃,γ′相也是該耐熱合金材料的提高相,但數量大于γ"相,其析晶工作濕度是600℃,*熔解工作濕度是840℃;δ相的已經析晶工作濕度是700℃,析晶峰工作濕度是940℃,980℃已經熔解,*熔解工作濕度是1020℃。
4.2事件-的溫度-進行轉為曲線美見圖4-1。
4.3錳鋼空間結構空間結構
4.3.1碳素鋼細則熱解決心態的聚集由γ基體、γ′、γ"、δ、NbC相包含。γ"(Ni3Nb)相是大方面提升相,為體心八方秩序組成的亞穩定性相,呈圓球狀在基體中彌散共格溶解,在時間或利用哺乳時期,有向δ相轉型的新趨勢,使承載力變低。γ′(Ni3(Al、Ti))相的用戶次于γ"相,呈球狀彌散溶解,對碳素鋼起一臺分提升效應。δ相大方面在晶界溶解,其形貌與精鑄哺乳時期的終鍛溫度光于,終鍛溫度在900℃,產生針狀,在晶界和晶內溶解;終鍛溫度達930℃,δ相呈顆粒狀,不勻地域區域;終鍛溫度達950℃,δ相呈短棒狀,地域區域于晶界側重于;終鍛溫度達980℃,在晶界溶解少量出針狀δ相,鍛件誕生耐用凹槽敏銳性。終鍛溫度達成1020℃或越來越高,鍛件中無δ相溶解,金屬材質晶粒度伴隨著粗化,鍛件有耐用凹槽敏銳性。精鑄過程中中,δ相在晶界溶解,能得到釘扎效應,阻攔金屬材質晶粒度粗化。
4.3.2L相是形變GH4169合金屬中不同意有著的相,該相富鈮,有著于鑄錠枝晶間,變低鑄錠初融點,鑄錠中L相固溶濕度和平均化時的有關見圖4-2。
4.3.3晶體度
4.3.3.1鋁合金在持續高溫固熔(隔溫2h)時的金屬材質晶粒長完趨向見圖4-3。
4.3.3.2棒材(原有晶體9~9.5級)經的有所不同攝氏度采暖器同時以的有所不同傾斜量精鑄傾斜后,再經過了規定熱除理(固溶攝氏度965℃,1h),其晶體度的發生變化見表4-1。
4.3.3.3鍛件技術應用標準法規法規,硬性鍛件人均晶體度為四級,容許偶有2級,高強鍛件人均晶體度為8級,容許偶有2級;會時長鍛件人均晶體度應是10級或更細。
4.3.4直接性期限的鍛件在600~700℃期限500h后,溶解相數的波動見表4-2。
表4-1[19]
淬火煮沸水溫/℃ | 接下來發生形變系數的晶體度/級 | 鍛打供暖體溫/℃ | 下面彎曲變形成度的晶體度/級 | ||||||||||
15% | 25% | 35% | 55% | 65% | 80% | 15% | 25% | 35% | 55% | 65% | 80% | ||
1050 1030 1020 | 6 7 7 | 7 8 7~8 | 8 8~9 7 | 8~9 8~7 8~9 | 9~8 8~9 9 | 9(7) 8~9 9 | 1000 980 | 8 8 | 9 9~10 | 8~9 10 | 10 9~10 | 10~9 10~11 | 10 11 |
表4-2[11]
期限正規 | 沉淀相占比/% | ||
θ/℃ | t/h | δ-Ni3Nb+MC | γ"-Ni3Nb, γ′-Ni3(Al,Ti,Nb) |
間接時效性情況 | 6.45 | 19.21 | |
600 650 700 | 500 500 500 | 6.30 7.48 10.31 | 20.62 18.68 15.18 |
五、GH4169工藝性能與要求
5.1做成型安全性能
5.1.1因GH4169碳素鋼中鈮分子量高,碳素鋼中的鈮偏析地步與石油化工流程之間性對應。電渣重熔和真空室電孤鍛造的鍛造網絡速度和電棒的產品動態之間性作用木頭材質的品質。熔速快,易造成富鈮的黑斑;熔速慢,會造成貧鈮的癲癇;電棒表面層產品差和電棒內控有紋裂,均易造成癲癇的造成,所有,提生電棒產品和抑制熔速及提生鋼錠的溶化效率是冶煉流程的關鍵的原因。為規避鋼錠中的設計元素偏析太大,時至今日用于的鋼錠厚度面積小于等于等于508mm。
均勻化工藝必須確保鋼錠中的L相*熔解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間,根據鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中的鈮偏析程度直接相關。
目前生產中采用的1160℃,20h?1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,因此建議采用以下均勻化工藝:
1.1150~1160℃,20~30h+1180~1190℃,110~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h[20]。
5.1.2經一致化治理 的金屬極具充分的熱生孩子的制作廣泛應用性能方面,鋼錠的開坯受熱溫暖允許少于1120℃。鍛件的鍛鑄技藝應按照其鍛件廣泛應用現況和廣泛應用需求,通過生孩子的廠的生孩子的情形而定。開坯和生孩子的鍛件是,中去應力退火溫暖和終鍛溫暖不得不按照其加工零件所需求的進行情形和廣泛應用性能方面來設定,通常事情事情下,鍛鑄的終鍛溫暖掌握在930~950℃互相為宜。特殊鍛件的鍛鑄溫暖和變化狀態見表5-1。
表5-1[17]
段造品目 | 次鍛壓 | 2、次鍛鑄 | 第四次熔煉 | |||
進行加熱濕度/℃ | 傾斜量/% | 熱處理體溫/℃ | 變形幾率量/% | 熱處理加熱工作溫度/℃ | 變化量/% | |
平民 高強度 間接時效性 | 1065~1090 1040~1065 995~1025 | - - >50 | 1040~1065 1010~1040 970~995 | - 30~50 >50 | 4~6 8 10 | 允許的 ≥2 ≥2 |
5.1.3與木板冷熱擠壓光于的穩定性見表5-2。
5.1.4鍛件的傾斜階段、終鍛溫度和晶粒大小長度中的有關見圖5-1。
5.1.5金屬靜態再晶體見圖5-2。
5.1.6起驅動力葉輪模鍛件由頂鍛和終鍛二道工藝技術模鍛而成,區別的段造調溫水溫對葉輪的不良影響見表5-3,以1020℃頂鍛和終鍛的葉輪結構耐熱性為。
5.1.7合金材料在高溫作業下的變型抗力斜率見圖5-3。
5.2電焊特點合金鋼擁有比較滿意的電焊特點,可以使用氬弧焊、網上束焊、縫焊、焊接工藝等的方法開始電焊。
對直接時效狀態的零部件,推薦采用慣性摩擦焊以保持其強化效果,選用合適的摩擦焊工藝參數,在保留細晶組織的同時,焊縫邊緣及熱影響區還可以保留強化相γ′和γ"以及δ相,因此對接頭性能無明顯影響,對直接時效的鍛件,可在鍛造狀態進行摩擦焊,焊后再進行直接時效處理(制度Ⅲ),可獲得持久強度很高的焊接接頭[21]。
表5-2
鍛造工序 | 板厚/mm | 方式 | 杯突寬度/mm | 對此屈曲危害 | 限深沖數值 |
高壓氣磁感應加電渣 | 1.5 | 950℃固溶 | 11.5 | 17.5 | 1.96 |
表5-3[19]
打造受熱水溫/℃ | 20℃熱塑功能 | 650℃延展安全性能 | 650℃,690MPa耐用特性 | ||||||||
頂鍛 | 終鍛 | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | t/h | δ5/% |
1050 1020 1020 1020 | 1000 980 1000 1020 | 1340 1405 1375 1420 | 1040 1100 1035 1150 | 22.5 20.5 23.5 23.2 | 52.2 44.7 51.5 42.7 | 1115 1130 1125 1128 | 957 955 920 965 | 18.8 22.4 17.2 18.6 | 22.2 29.5 21.5 25.5 | 48 52 57 43 | 5.2 11.2 5.5 12.8 |
5.3配件上的熱辦工院藝飛機配件上的的熱辦理一般 按1.5條設定的Ⅱ、Ⅲ兩類工作規范,即規定熱辦理工作規范和同時時限熱辦理工作規范實現。再遇見技術設備證據的生活條件下,也可分為工作規范熱辦理。按規定工作規范熱辦理時,固溶辦理可在950~980℃范圍內內,在選用的平均溫度?10℃下實現。
5.4的表層解決加工重要時可對鑄件的表層情況對其進行噴丸進階、孔擠出進階或螺孔滾壓進階工藝,使鑄件在交變承載力因素下運作的質保期呈幾何增長額。
對要求噴涂耐磨封嚴涂層的零件,可采用等離子噴涂或噴涂工藝,以噴涂為佳,噴涂涂層與基體結合強度高,涂層致密、硬度高、孔隙率低,耐磨性好。
5.5電火花加工廠加工廠處理與電火花加工廠特點各種合金可滿意率地實施電火花加工廠加工廠處理。
機械加工時必須確保圓弧達到設計要求和平滑過渡,不允許在機械加工、裝配或運輸中出現尖角、坑與劃傷缺口,因為在這些缺陷出,可形成過量的應力集中,在使用中會導致事故的發生。
六、GH4169(GH169)低溫抗拉及屈服性能(含熱處理工藝)
表6-1—溫度對熱軋棒材的拉伸性能影響
表6-1
溫度因素/℃ | 抗拉程度程度σb/MPa | 妥協力度σP0.2/MPa | 拉伸應變率/% | 收縮率/% |
-195.5 | 1634.4 | 1196.5 | 26.0 | 27.0 |
-51.1 | 1389.6 | 1089.6 | 23.0 | 33.5 |
26.6 | 1313.7 | 1058.6 | 22.0 | 32.5 |
648.8 | 1134.4 | 999.9 | 28.0 | 59.2 |
704.4 | 1003.4 | 917.2 | 22.0 | 34.0 |
注:以上樣品熱處理工藝:980℃?5℃退火,1小時 720℃?5℃時效,8小時,空冷至620℃?5℃,在620℃?5℃保溫到總時效時間達到18小時, 空冷
表6-2—鍛件(短橫向實驗)的低溫性能
表6-2
溫濕度/℃ | 抗拉能力屈服強度σb/MPa | 妥協效果σP0.2/MPa | 伸展率/% | 彎曲率/% |
980℃?5℃固溶淬火,水冷散熱 720℃?5℃,8個鐘頭沉淀物中通戶,爐冷至620℃?5℃恒溫 到總追訴時效精力可達18半小時 空冷 | ||||
RT | 1290 | 1144.0 | 17.0 | 23.0 |
-79 | 1371.6 | 1202.6 | 17.2 | 20.0 |
-195.5 | 1579 | 1288.0 | 14.0 | 14.0 |
-253 | 1635.7 | 1344.0 | 13.5 | 11.5 |
溫暖/℃ | 拉伸難度難度σb/MPa | 屈服值程度σP0.2/MPa | 拉伸應變率/% | 彎曲率/% |
1065℃?5℃,45min,水冷式 760℃?5℃,10每小時濾渣通戶,爐冷至650℃?5℃保溫隔熱 到總期限耗時滿足20小時內 空冷 | ||||
RT | 1251.6 | 1018.5 | 19.0 | 24.5 |
-79 | 1351.0 | 1090.0 | 15.0 | 18.5 |
-195.5 | 1577.0 | 1218.5 | 17.5 | 19.5 |
-253 | 1684.0 | 1288.0 | 16.5 | 18.0 |
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