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    特种冶金高温合金材料技术研发

华旷冶金GH159钴基高温合金

发表时间:2021-02-23 17:46

GH159钴基高温合金

GH159 合金是在国外多相钴基高温合金MP合金)的基础上发展起来的一种新型高强度多相钴基高温合金。它的主要特点是:利用冷变形首先在面心立方基体中诱发产生交叉网状分布的片关ε相来阻止位错的长程运动而产生强化,再经过时效处理析出弥散的Ni3X相补充强化。该合多金具有超高强度、良好的塑韧性和高的应力腐蚀抗力等综合性能,并且在650℃的高温下仍能保持其高强度的特性。该合金不仅可广泛用于航空发动机的高温紧固螺栓等零件,也可用于应力腐蚀环境下(如海洋大气环境)服役的飞机用超高强度紧固件。供应的主要品种是冷拉棒材。

GH159钴基高温合金

1.3、材料的技术标准

Q/6S 992-1992《高温紧固件用GH159合金冷拉棒材》(北京航空材料研究所)

C3S 284-1993《高温紧固件GH159合金合金冷拉棒材》

协上五高28-1993《高温紧固件GH159合金合金冷拉棒材》

1.4、化学成分

1-1

C

Cr

Ni

Co

Mo

Fe

Ti

≤0.04

1820

余量

3438

68

810

2.53.25

Al

Nb

B

Mn

Si

P

S

0.10.3

0.250.75

≤0.03

≤0.20

≤0.20

≤0.02

≤0.01

1.5、热处理制度

固溶处理10401055℃,48h,水冷+在室温进行48%±1%的冷拔变形+时效处理650675℃44.5h,空冷。

1.6、品种规格与供应状态

可以生产d525mm的冷拉棒材,状态为冷拔态。

1.7、熔炼与铸造工艺

合金采用真空感应加真空电弧重熔的双联生产工艺。

1.8、应用概况与特殊要求

该合金主要用于航空发动机的紧固件,在600℃下性能稳定,可长期使用,是2018年综合性能最好的航空发动机紧固件材料。

合金主要是经过冷变形诱发产生大量网关分布的ε相进行强化。因此,对冷拔变形的工艺参数要严格控制。变形量过小,强度不足,变形量太大,强度升高,但塑性降低。实践证明,当冷变形量控制在下限时合金具有较好的综合性能。

物理及化学性能

2.1.1、熔化温度范围

1318℃

2.1.2、热导率

2-1

θ/℃

θ/℃

100

200

300

400

500

600

700

800

λ/W/m·C))

冷拔状态

11.3

14.1

15.6

17.4

19.1

21.0

23.0

24.6

λ/W/m·C))

冷拔+时效状态

11.0

13.8

15.3

17.1

18.6

20.5

21.0

--

2.1.3、线膨胀系数

2-2

θ/℃

25100

25200

25300

25400

25500

25600

25700

25800

α/10-6C-1

14.3

14.2

14.2

14.6

14.9

15.1

16.0

18.2

2.2、密度

ρ=8.33g/cm3

2.3、电性能

合金电阻率见表2-3

θ/℃

25

100

200

300

400

500

600


ρ/(10-6Ω.m)

冷拔状态

1.033

1.059

1.086

1.118

1.151

1.201

1.236

冷拔+时效状态

1.096

1.102

1.135

1.162

1.181

1.210

1.231


2.4、磁性能

合金在25℃时的磁导率1.00265

2.5、化学性能

该合金具有较好的抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的能力。在典型的氯化铁实验中未发现缝隙腐蚀和点蚀。在擦盐试验中未发生损坏。交替浸渍证明该合金具有良好的抗氢脆和应力腐蚀开裂的能力。

组织结构

4.1、 相变温度

γ+ε两相区温度范围为540~700℃540℃以下的γ相为亚稳定。

4.2、 合金组织结构

合金在上临界温度(约为700℃)以上为稳定的面心立方γ相,在下临界温度仪下(约为540℃)为稳定的密排六方ε相;两温度之间为γ+ε的两相区。当合金从上临界温度冷却到室温时可保持亚稳定态的γ相。当在室温下进行冷变形时可诱发γ相到ε相的马氏体型转变。因此,合金经固溶处理后全部为亚稳定的γ相,在冷变形过程中部分γ相发生马氏体相变转变为稳定的ε相。所生成的ε相为波片状,在面心立方的γ相晶粒内呈交叉网状分布。

成形性能

5.1、 合金加工

合金钢锭受限制1125~1180℃保温18~36h进行均匀化处理以减少组织偏析和脆性σ相形成。合金锻造开坯温度不高于600℃,加热温度为120℃±10℃,时间不小于4h,开锻温度不低于1050℃,终锻温度不低于950℃。合金热轧开坯装炉温度不高于700℃,加热温度为1130℃±10℃,保温30~60min。道次最大变形量不超过20%。终轧温度不低于950℃。热轧后合金在1050~1075℃退火1h以得到均匀晶粒,便于后续冷变形加工。

5.2、 零件热处理工艺

螺栓的热处理工艺为650~675℃4h时效处理,空冷。

5.3、 表面处理工艺

合金京剧不敏感加热热镦成螺帽后,表面再经冷搓丝加工螺纹。


华旷冶金
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专注冷镦材料,不锈钢精线生产
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