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GH4169
鎖定
- 外文名
- GH4169
- 主要形式
- 棒材、板材,帶材、管材
- 主要用途
- 航空發動機、核能工業、石油領域應用的零件
- 特 點
- 合金組織對熱加工工藝特別敏感
- 製 造
- 各種形狀複雜的零部件
- 熔化温度範圍
- 1260~1320℃
GH4169材料介紹
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、性能的相互關係,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。可製成盤、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長期使用。
[1]
GH4169材料牌號
GH4169GH169
GH4169相近牌號
Inconel718(美國),NC19FeNb法國
GH4169技術標準
GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉絲材規範》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
Q/6S 1034-1992 《高温緊固件用GH4169合金棒材》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 4048-1993 《YZGH4169合金棒材》
Q/3B 4050-1993 《GH4169合金板材》
Q/3B 4051-1993 《GH4169合金絲材》
GH4169化學成分
該合金的化學成分分為3類:標準成分、優質成分、高純成分,件表1-1。優質成分的在標準成分的基礎上降碳增鈮,從而減少碳化鈮的數量,減少疲勞源和增強強化相的數量,提高抗疲勞的含量,提高材料的純度和綜合性能。
核能應用的GH4169合金,需控制硼的含量(其他元素成分不變),具體含量有工序雙方協商確定。當ω(B)≤0.002%時,為與宇航工業用的GH4169合金加以區別,合金牌號為GH4169A。
表1-1
類別 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe |
標準 | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 餘 |
優質 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 餘 |
高純 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 餘 |
類別 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca |
- | - | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 |
標準 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 |
優質 | 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 | 0.015 | 0.30 | 0.005 |
類別 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O |
- | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 | 不大於 |
標準 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- |
優質 | 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 |
GH4169熱處理制度
Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。
經此制度處理後,材料中的δ相較少,能提高材料的強度和衝擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。
GH4169規格與狀態
GH4169工藝
GH4169應用與要求
製造航空和航天發動機中各種靜止件和轉動件,如盤、環件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃氣導管、密封元件等和焊接結構件;製造核能工業應用的各種彈性元件和格架;製造石油和化工領域應用的零件及其他零件。
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,為提高質量和降低成本,發展了很多工藝:真空電弧重熔時採用氦氣冷卻工藝,有效的減輕鈮偏析;採用噴射成形工藝生產環件,降低成本和縮短生產週期;採用超塑成形工藝,擴大產品的生產範圍。
GH4169功能考核
用該合金製造的渦輪盤、甩油盤、整體轉子、軸、緊固件等零件已按照發動機所用的型號規範,在發動機零、部件試驗中通過了超轉、破裂、低循環疲勞試驗;通過了高空台試車個長期(壽命)試車及試飛發射的考核,達到了設計和應用的要求。
GH4169物化性能
GH4169熱性能
2.1.1 GH4169 熔化温度範圍1260~1320℃
2.1.2 GH4169 導熱率見表2-1
表2-1
θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m·C)) | 13.4 | 14.7 | 15.7 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 27.6 | 30.4 |
2.1.3 GH4169 比熱容見表2-2。
表2-2
θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
c/(J/(kg·C)) | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.3 | 657.2 | 707.4 |
2.1.4 GH4169 線膨脹係數見表2-3。
表2-3
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 | 20~1000 |
α/10-6C-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
GH4169密度
ρ=8.24g/cm3
GH4169磁能型
合金無磁性
GH4169化學性能
2.5.1 GH4169 抗氧化性能在空氣介質中試驗100h後的氧化速率見表2-4
表2-4
θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
氧化速率/(g/(m3·h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
GH4169使用建議
推薦使用,使用中必須避免出現超過材料承受性能的應力集中。
GH4169性能要求
3.1 GH4169性能
3.1.1因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關。電渣重熔和真空電弧熔鍊的熔鍊速度和電極棒的質量狀態直接影響材質的優劣。熔速快,易形成富鈮的黑斑;熔速慢,會形成貧鈮的白斑;電極棒表面質量差和電極棒內部有裂紋,均易導致白斑的形成,所以,提高電極棒質量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重,採用的鋼錠直徑不大於508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相完全溶解。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鈮的偏析程度直接相關。
生產中採用的1160℃,20h+1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,
因此建議採用以下工藝:
1.1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h。
3.1.2 經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱温度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應根據鍛件使用狀況和應用要求,結合生產廠的條件而定。開坯和生產鍛件時,中間退火温度和終端温度必須跟軍零件所需要的組織狀態和性能來確定,一般情況下,鍛造的終端温度控制在930℃~950℃之間為宜。個類鍛件的鍛造温度和變形程度見表5-1
表3-1
鍛件類別 | 第一次鍛造 | 第一次鍛造 | 第二次鍛造 | 第二次鍛造 | 晶粒度/級 | 晶粒度/級 |
- | 加熱温度/℃ | 變形量/% | 加熱温度/℃ | 變形量/% | 基本晶粒 | 個別大晶粒 |
普通 | 1065~1090 | --- | 1040~1065 | --- | 4~6 | 允許 |
高強 | 1040~1065 | --- | 1010~1040 | 30~50 | 8 | ≥2 |
直接時效 | 995~1025 | >50 | 970~995 | >50 | 10 | ≥2 |
GH4169預熱
工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理,保持表面清潔。若加熱環境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬,GH4169合金將變脆。雜質來源於做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化氣和天然氣的雜質含量要低於0.1%,城市煤氣的硫含量要低於0.25g/m3,石油氣的硫含量低於0.5%是理想的。
GH4169熱加工
GH4169合金合適的熱加工温度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式,熱加工後應及時退火以保證得到最佳的性能。熱加工時材料應加熱到加工温度的上限,為了保證加工時的塑性,變形量達到20%時的終加工温度不應低於960℃。
GH4169冷加工
GH4169熱處理
GH4169打磨
GH4169機加工
GH4169焊接
沉澱硬化型的GH4169合金很適合於焊接,無焊後開裂傾向。適焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優點。
GH4169 推薦使用的焊接材料:
GTAW/GMAW
Nicrofer S 5219
W.-Nr. 2.4667
SG-NiCr19NbMoTi
AWS A 5.14 ERNiFeCr-2
BS 2901 Part 5: NA 51