GH4169合金板

 GH 4169一、GH4169 概述
GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金，在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的*,并具有良好的抗pilao、抗輻射、抗yang化、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，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，材料牌號
GH4169(GH169）
相近牌號
Inconel718（美國），NC19FeNb(法國）
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB 2612-1996 《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》
Q/6S 1034-1992 《高溫緊固件用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 板材》
Q/3B 4051-1993 《GH4169合金絲材》
GB/T14992-2005 《高溫合金》
化學(xué)成分
該合金的化學(xué)成分分為3類：標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，件表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，減少疲勞源和增強強化相的數(shù)量，提高抗疲勞的含量，提高材料的純度和綜合性能。
核能應(yīng)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(xié)商確定。當(dāng)ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別， GH4169A。
表1-1
類別
C
Cr
Ni
Co
Mo
Al
Ti
Fe
標(biāo)準(zhǔn)
≤0.08
17.0~21.0
50~55.0
≤1.0
2.80~3.30
0.30~0.70
0.75~1.15
余
優(yōu)質(zhì)
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
余
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
余
類別
Nb
B
Mg
Mn
Si
P
S
Cu
Ca
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
標(biāo)準(zhǔn)
4.75~5.50
0.006
0.01
0.35
0.35
0.015
0.015
0.30
0.01
優(yōu)質(zhì)
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
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
標(biāo)準(zhǔn)
---
---
0.0005
---
0.0003
---
---
---
---
優(yōu)質(zhì)
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合金板熱處理制度
合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類：
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。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)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(jīng)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。
規(guī)格與狀態(tài)
可供應(yīng)模鍛件（盤、盤整體鍛件）、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)有供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤裝交貨。
工藝
合金的冶煉工藝分為3類：真空感應(yīng)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，滿足應(yīng)用要求。
應(yīng)用與要求
制造航空和航天發(fā)動機中各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、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，在對該合金研究不斷深化和對該合金應(yīng)用不斷擴大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多工藝：真空電弧重熔時采用氦氣冷卻工藝，有效的減輕鈮偏析；采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件，降低成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成形工藝，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
功能考核編輯
用該合金制造的渦輪盤、甩油盤、整體轉(zhuǎn)子、軸、緊固件等零件已按照發(fā)動機所用的型號規(guī)范，在發(fā)動機零、部件試驗中通過了超轉(zhuǎn)、破裂、低循環(huán)疲勞試驗；通過了高空臺試車個長期（壽命）試車及試飛發(fā)射的考核，達(dá)到了設(shè)計和應(yīng)用的要求。
物化性能編輯
熱性能
2.1.1 GH4169 熔化溫度范圍1260~1320℃
2.1.2 GH4169 導(dǎo)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 線膨脹系數(shù)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
密度
ρ=8.24g/cm3
磁能型
合金無磁性
化學(xué)性能
2.5.1 GH4169 抗氧化性能在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表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
使用建議編輯
推薦使用，使用中必須避免出現(xiàn)超過材料承受性能的應(yīng)力集中。
性能要求編輯
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(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)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(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋，均易導(dǎo)致白斑的形成，所以，提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相*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(jù)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(guān)。
目前生產(chǎn)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，
因此建議采用以下工藝：
1.1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；
2.1160℃，24h+1200℃，70h。
3.1.2 經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求，結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件時，中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定，一般情況下，鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個類鍛件的鍛造溫度和變形程度見表5-1
表3-1
 
晶粒度/級
晶粒度/級
加熱溫度/℃
變形量/%
加熱溫度/℃
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
預(yù)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(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬，GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標(biāo)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(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐 好要具有較 的控溫能力，爐氣必須為中性或弱堿性，應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。
熱加工
GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時退火以保證得到 佳的性能。熱加工時材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時的塑性，變形量達(dá)到20%時的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。
冷加工
冷加工應(yīng)在固溶處理后進行，GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。
熱處理
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ”相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得 佳的機械性能。
打磨
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細(xì)砂帶打磨，在硝酸和 的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預(yù)處理。
機加工
GH4169的機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是， GH4169適合采用低表面切削速度。
焊接
沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接，無焊后開裂傾向。適焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優(yōu)點。
GH4169適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前，材料表面要潔凈、無油污、無粉筆記號等，焊縫周圍25mm 范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。