目 錄
概述--------------------------------------------------------------- 3
----------1.1、材料牌號(hào)
----------1.2、相近牌號(hào)
----------1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
----------1.4、化學(xué)成分
----------1.5、熱處理制度
----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
----------1.7、熔煉與鑄造工藝
----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求
特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3
----------2.1、熱性能
----------2.2、密度
----------2.3、電性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化學(xué)性能
力學(xué)性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能
----------3.3、持久和蠕變性能
----------3.4、疲勞性能
----------3.5、彈性性能
組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------5
----------4.1、相應(yīng)溫度
----------4.2、合金組織機(jī)構(gòu)
----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
工藝性能與要求------------------------------------------------5
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件熱處理工藝
----------5.4、表面處理工藝
----------5.5、切削加工與磨削性能
GH93概述
GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金,具有較高的強(qiáng)度和較好的組織穩(wěn)定性,在815℃以下使用,綜合性能良好。用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片,小型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好,可以供應(yīng)板材、棒材和鍛件。
1.1 GH93材料牌號(hào) GH93。
1.2 GH93相近牌號(hào) Nimonic93(英國(guó)),NCK2OTA(法國(guó))。
1.3 GH93材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
C3S 163-1985《GH93合金熱軋和鍛制棒材》(長(zhǎng)城鋼廠三分廠)
C3S 164-1985《GH93合金冷軋薄板》(長(zhǎng)城鋼廠三分廠)
1.4 GH93化學(xué)成分 見(jiàn)表1-1。 表1-1 %
C | Cr | Ni | Co | Al | Ti | Fe | B | Mn | Si | P | S | Cu | Pb |
≤0.13 | 18.0~21.0 | 余量 | 15.0~21.0 | 1.0~2.0 | 2.0~3.0 | ≤1.00 | ≤0.02 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.015 | ≤0.015 | ≤0.20 | ≤0.0025 |
注:B按計(jì)算量加入,允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 GH93熱處理制度 1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。
1.6 GH93品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d20~22mm熱軋棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下鍛材和鍛件,板材為固溶狀態(tài)交貨,其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。
1.7 GH93熔煉與鑄造工藝 真空感應(yīng)熔煉+真空電弧或電渣重熔工藝。
1.8 GH93應(yīng)用概況與特殊要求 該合金制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件,在英國(guó)及法國(guó)有所采用,國(guó)內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、GH93物理及化學(xué)性能
2.1 GH93熱性能
2.1.1 GH93熔化溫度范圍 1360~1390℃。
2.1.2 GH93熱導(dǎo)率 見(jiàn)表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m·℃)) | 11.47 | 12.77 | 14.44 | 15.99 | 17.54 | 18.97 | 20.64 | 22.32 | 23.99 | 25.83 | 27.88 |
2.1.3 GH93比熱容 見(jiàn)表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
c/(J/(kg.℃)) | 446 | 467 | 494 | 520 | 547 | 572 | 600 | 626 | 652 | 679 | 706 |
2.1.4 GH93線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ | 16~100 | 16~200 | 16~300 | 16~400 | 16~500 | 16~600 | 16~700 |
α/10-6℃-1 | 11.91 | 12.97 | 13.52 | 14.10 | 14.49 | 14.99 | 15.61 |
2.2 GH93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93電性能
2.4 GH93磁性能 合金無(wú)磁性。
2.5 GH93化學(xué)性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見(jiàn)表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。
表2-4[2]
θ/℃ | 700 | 800 | 900 |
氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0398 | 0.0236 | 0.1435 |
注:試驗(yàn)方法按YB48-1964。
GH93力學(xué)性能
3.1 GH93技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見(jiàn)表3-1。
3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見(jiàn)表3-2。
表3-1
品種 | 拉伸性能 | HBS | 持久性能 | ||||||
θ/℃ | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
不小于 | 不小于 | ||||||||
鍛材 軋材 | 20 | 1080 | 685 | 20 | 290 | 700 815 | 588 294 | 30 30 | 5 7 |
表3-2
品種 | 統(tǒng)計(jì)數(shù) | σb/MPa | σP0.2/MPa | ||||
A | B | S | A | B | S | ||
鍛材 軋材 | 100 100 | 1115 1140 | 1155 1185 | 1080 1080 | 700 725 | 740 765 | 685 685 |
注:長(zhǎng)城鋼廠三分廠數(shù)據(jù)。
3.2 GH93室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
3.2.1 GH93拉伸性能 見(jiàn)表3-3。
3.2.2 GH93沖擊性能
3.2.2.1 GH93d22mm棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的沖擊性能見(jiàn)表3-4。
表3-3[2]
品種規(guī)格/mm | 狀態(tài) | θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | φ/% |
軋制棒材(d20~22) | 1065℃±10℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷 | 20 400 600 700 800 815 850 900 | 1304 1282 1162 1033 770 715 637 489 | 29 29 24 28 23 24 20 34 | 41 38 36 31 24 31 29 50 |
表3-4[2]
θ/℃ | 20 | 600 | 700 | 800 | 850 |
aKU/(kJ/m2) | 917 | 1000 | 833 | 951 | 1039 |
3.2.2.1 GH93鍛材縱向沖擊韌度aKU=980kJ/m2
左右,橫向沖擊韌性aKU≈441~539kJ/m2。
3.3 GH93持久和蠕變性能
3.3.1 GH93高溫持久性能
3.3.1.1 GH93該合金的熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線見(jiàn)圖3-1。
3.3.1.2 GH93鍛材和軋材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)不同溫度的持久性能見(jiàn)表3-5。
表3-5[2]
品種 | 700℃,441MPa | 750℃,343MPa | 850℃,196MPa | 900℃,98MPa | ||||||||||
光滑 | 缺口 | 光滑 | 光滑 | 缺口 | 光滑 | |||||||||
t/h | δ5/% | φ/% | t/h | δ5/% | φ/% | t/h | t/h | δ5/% | φ/% | t/h | t/h | δ5/% | φ/% | |
鍛材 | - | - | - | - | 471 | 8 | 13 | - | - | - | - | - | - | - |
軋材 | 461 | 8 | 13 | 537 | 267 | 11 | 17 | 93 | 27 | 29 | 356 | 169 | 37 | 47 |
3.3.1.3 GH93鍛材縱向和橫向試樣的持久強(qiáng)度相近,但橫向試樣的持久塑性低于縱向試樣。鍛材在650℃和750℃均無(wú)缺口敏感性。
3.3.1.4 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的持久強(qiáng)度見(jiàn)表3-6。
表3-6[2]
θ/℃ | σ100/MPa | σ300/MPa | σ1000/MPa | θ/℃ | σ100/MPa | σ300/MPa | σ1000/MPa | θ/℃ | σ100/MPa | σ300/MPa | σ1000/MPa |
700 | 569 | 500 | 402 | 750 | 392 | 353 | 284 | 850 | 186 | 157 | 93 |
注:根據(jù)熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線和試驗(yàn)值確定。
3.3.2 GH93高溫蠕變性能
3.3.2.1 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的蠕變性能見(jiàn)表3-7。
表3-7[2,3]
θ/℃ | t/h | σ/MPa | εt/% | εtP/% | θ/℃ | t/h | σ/MPa | εt/% | εtP/% |
650 815 | 100 100 | 490 147 | 0.203 0.154 | 0.060 0.075 | 815 850 | 300 100 | 137 98 | 0.274 0.166 | 0.178 0.102 |
3.3.2.2 GH93標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的盤鍛件在650℃的蠕變曲線見(jiàn)圖3-2。
3.4 GH93疲勞性能
3.4.1 GH93高周疲勞 標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度見(jiàn)表3-8。
表3-8[1~3]
θ/℃ | N/周 | σ-1/MPa | σ-1H/MPa |
750 815 | 107 | 392 294 | 275 226 |
3.5 GH93彈性性能
3.5.1 GH93彈性模量 見(jiàn)表3-9。
表3-9[1]
θ/℃ | 10 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 |
ED/GPa | 226 | 222 | 217 | 210 | 203 | 199 | 190 | 183 |
四、GH93組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 GH93時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 GH93合金組織結(jié)構(gòu) 在奧氏體基體上析出γ′相,M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界,MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內(nèi),未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。
五、GH93工藝性能與要求
5.1 GH93成形性能 該合金熱加工塑性良好,在1050~1150℃溫度范圍內(nèi),允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130~1150℃,終鍛溫度不低于950℃,軋制加熱溫度1150~1170℃,終軋溫度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接,固溶狀態(tài)焊接性尚好,焊后應(yīng)消除應(yīng)力并進(jìn)行時(shí)效處理。
5.3 GH93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經(jīng)固溶處理,機(jī)加工后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行時(shí)效處理,也可以用餅坯經(jīng)完全熱處理后進(jìn)行機(jī)加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫,冷卻時(shí)出爐后分散冷卻。
5.4 GH93表面處理工藝 渦輪盤榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。
5.5 GH93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態(tài)切削性能優(yōu)于時(shí)效狀態(tài)。