鎳基變形高溫合金GH738 鎳基變形高溫合金GH738 材料牌號：GH738 美國牌號：Waspaloy 法國牌號：NC20K14 一、GH738概述 GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金，具有良好的耐燃氣腐蝕能力、較高的屈服強度和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩(wěn)定。廣泛用于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件，使用溫度不高于815℃。可以生產(chǎn)冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。 1.1 GH738材料牌號 GH738 1.2 GH738相近牌號 Waspaloy(美國)，NC20K14(法國) 1.3 GH738材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1.4 GH738化學(xué)成分 見表1-1。 表1-1 % C Cr Ni Co Mo Al Ti 0.03～0.10 18.0～21.0 余 12.0～15.0 3.50～5.00 1.20～1.60 2.75～3.25 B Zr Fe Mn Si P S Cu 不小于 0.003～0.010 0.02～0.08 2.0 0.10 0.15 0.015 0.015 0.10 注：微量雜質(zhì)為ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。 1.5 GH738熱處理制度 1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。 1.6 GH738品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可生產(chǎn)棒材、型材、鍛坯、環(huán)形件、厚板、薄板、帶材、管材、絲材、砂型鑄件、精密鑄件和緊固件等，通常不經(jīng)熱處理交貨，板材固溶處理后交貨。 1.7 GH738熔煉和鑄造工藝 采用真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔工藝。 1.8 GH738應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國外廣泛用于航空發(fā)動機和燃氣輪機，主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉(zhuǎn)動件，有成熟的使用經(jīng)驗。由于該合金含鈷較高，在國內(nèi)較少采用。 二、GH738物理及化學(xué)性能 2.1 GH738熱性能 2.1.1 GH738熔化溫度范圍 1330～1360℃。 2.1.2 GH738熱導(dǎo)率 見表2-1。 表2-1[1] θ/℃ 360 460 545 640 770 855 985 λ/(W/(m?℃)) 16.8 18.3 20.2 22.4 24.1 25.3 28.0 2.1.3 GH738比熱容 見表2-2。 表2-2[1] θ/℃ 360 460 545 640 770 855 985 c/(J/(kg.℃)) 515 540 573 603 640 665 707 2.1.4 GH738線膨脹系數(shù) 見表2-3。 表2-3[1] θ/℃ 20～100 20～200 20～300 20～400 20～500 20～600 20～700 20～800 20～900 α/10-6℃-1 12.47 12.73 13.04 13.53 13.97 14.47 15.05 15.68 15.95 2.2 GH738密度 ρ=8.22g/cm3。 2.3 GH738電性能 2.4 GH738磁性能 合金無磁性。 2.5 GH738化學(xué)性能 2.5.1 GH738抗氧化性能 合金在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-4。 2.5.2 GH738耐腐蝕性能 合金抗鹽霧腐蝕能力良好。 表2-4[1] θ/℃ 900 1000 氧化速率/(g/(m2? h)) 0.083 0.226 三、GH738力學(xué)性能 3.1 GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。 表3-1 拉伸性能 HBS 持久性能 θ/℃ σb/MPa δ5/% φ/% θ/℃ σ/MPa t/h δ5/% 不小于 不小于 815 608 20 32 299～387 815 328 23 8 四、GH738組織結(jié)構(gòu) 4.1 GH738相變溫度 合金中γ′相的溶解溫度為980～1050℃，開始從基體中析出溫度為630℃，析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開始析出溫度為700℃，完全溶解溫度為1020℃。 4.2 GH738時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 4.3 GH738合金組織結(jié)構(gòu) 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，除奧氏體基體外，還有γ′相，其化學(xué)式為(Ni0.883Fe0.03Cr0.048Co0.039)3.28(Al0.38Ti0.62Mo痕跡)，該相總量占合金重量的20%。此外，還有M23C6型碳化物，其化學(xué)式近似為(Cr0.746Mo0.094Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外，還有少量的Ti(CN)和TiN等相。 該合金經(jīng)650℃和730℃長期時效至3000h，γ′相的數(shù)量變化不明顯，分別約有3%和1%左右的補充析出，γ′相大小分別從146nm長大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉(zhuǎn)化，碳化物總量略有增加，從時效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長期時效過程中無新相析出，組織穩(wěn)定。 五、GH738工藝性能與要求 5.1 GH738成型性能 5.1.1 GH738合金塑性圖見圖5-1。 5.1.2 GH738合金的再結(jié)晶圖見圖5-2。 5.1.3 GH738該合金熱加工塑性良好，是比較好成形的鎳基高溫合金。鍛造開坯加熱溫度1150～1170℃，適宜的熱加工溫度為1040～1170℃，終鍛溫度不低于1000℃。渦輪葉片鍛造溫度通常采用1070～1110℃范圍，模鍛小變形量應(yīng)大于25%。應(yīng)避免在高溫（1180℃）下小變形量（約10%）熱加工，此時可能在晶界上形成連續(xù)的MC型碳化物薄膜，導(dǎo)致缺口敏感。在較低溫度下（980～1080℃）熱變形，晶界上很少形成MC碳化物薄膜，只有不連續(xù)的M23C6型碳化物，熱處理后可獲得均勻的4～5級晶粒度，綜合性能良好。