高溫合金GH/NS
GH1035高溫合金
1合金介紹
1.1 概述
GH1035是Fe-Ni-Cr基固溶強(qiáng)化型變形高溫合金，以鉻和鎢等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化.使用溫度在900°C 以下。合金具有較高的熱強(qiáng)性，水平接近GH3039鎳基合金。合金具有良好的熱加工塑性和焊接、冷成形工藝性能。主要產(chǎn)品有板材、棒材、絲材和環(huán)形件。
1. 2 應(yīng)用概括及特性
合金已用于制作在900°C以下長期工作的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、渦輪外環(huán)和排氣裝置等零件。適用于 制作各類航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的火焰筒、燃燒室外套、加力燃燒室、導(dǎo)向器環(huán)和其他環(huán)形零件。
合金在中溫范圍疲勞性能低于同類用途的鎳基合金，耐鹽酸腐蝕性能比同類用途的鎳基合金稍差。
1.3 材料牌號(hào)
GH1035(GH35)。
1.4 相近牌號(hào)
XH38BT、XH38BB(俄)。
1.5材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號(hào)
GJB 1952A航空用高溫合金冷軋板規(guī)范
GJB 2612焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范
GJB3317A航空用高溫合金熱軋板規(guī)范
HB/Z 140航空用高溫合金熱處理工藝
1. 6 熔煉工藝
采用電弧爐、或電弧爐+電渣重熔、或非真空感應(yīng)爐+電渣重熔熔煉工藝。
1.7 化學(xué)成分
摘自 GB/T 14992,見表 1-1 o
元素 | C | Cr | Ni | W | Al | Ti | Fe |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 0. 06?0. 12 | 20. 00?23. 00 | 35.00—40. 00 | 2. 50?3. 50 | ≤0.50 | 0. 70?1.20 | 余 |
元素 | Nb | Ce | Mn | Si | P | S | — |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 1. 20?1. 70 | ≤0. 050 | ≤0. 70 | ≤0. 80 | ≤0. 030 | ≤0.020 | — |
注：合金中Ti、Nb任選其一，不應(yīng)同時(shí)加入。 | |||||||
1.8 熱處理制度
摘自HB/Z 140,各品種的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度為：
a) 板材,(1100~1140)°C/AC。
b) 棒材和鍛件，(1130?1150)°C *(1 ?1. 5)h/WQ+(710?730)°C*(8?10)h/AC。
c) 環(huán)形件，1120°C*(l. 5?2. 5)h/WQ+720°C*(8?16)h/AC。
1.9 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)
摘自 GJB 1952A、GJB 3317A 和 GJB 2612。
1.9. 1 主要規(guī)格
厚0. 5mm~4. Omm冷軋薄板和帶材，厚4-14mm熱軋板；線徑0. 2mm?10. 0mm焊絲；各種規(guī)格的棒材和環(huán)形件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
板材和帶材經(jīng)固溶處理+堿酸洗+平整+矯直+切邊后供應(yīng)；棒材一般不經(jīng)熱處理供應(yīng)；環(huán)形件經(jīng)熱 處理后供應(yīng)；焊絲以硬態(tài)、或半硬態(tài)（減面率不大于20%）、或經(jīng)固溶處理+酸洗、或光亮固溶處理（適應(yīng)于 直徑不大于1.5mm）狀態(tài)成盤供應(yīng)，也可直條供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能
2. 1 熔化溫度范圍
2.2 相變點(diǎn)
2.3 熱導(dǎo)率（表2-1）如有需要可以聯(lián)系墨（鉅）資料部索要資料。
2.4 電阻率
2.5 熱擴(kuò)散率
2.6 比熱容
2. 7 線膨脹系數(shù)（表2-2）如有需要可以聯(lián)系墨（鉅）資料部索要資料。
2.8 密度：8. 17。
2.9 磁性能
2. 10 彈性性能（表2-3）如有需要可以聯(lián)系墨（鉅）資料部索要資料。
2. 11 化學(xué)性能
2. 11. 1抗氧化性能
合金在空氣介質(zhì)中，900°C試驗(yàn)100h的氧化速率為（0.0820?0. 1170）g/（m2 -h）；1100°C試驗(yàn)100h的氧化速率為0.4238g/（m2 ? h）
2. 11.2 耐腐蝕性能
3力學(xué)性能
3. 1 供貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
3. 1. 1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能（表3-1）
表3-1
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) | 品種 | 熱處理 | θ/°C | 拉伸性能 | |
σb/MPa | δ0.5/% | ||||
GJB 1952A | 冷軋板 | (1100 ?1140)°C/AC | 20 | ≥590 | ≥35 |
700 | ≥345 | ≥35 | |||
GJB 3317A | 熱軋板 | (1100 ?1140)°C/AC | 20 | ≥590 | ≥35 |
700 | ≥345 | ≥35 | |||
3. 1. 2 生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計(jì)許用值（表3-2）
取樣 | θ/°C | σb | σp0.2 | δ5/% | ψ/% | ||||||
MPa | Cv | MPa | Cv | ||||||||
X | s | S | X | S | X | s | X | ||||
棒材 | 20 | 614 | 16. 76 | 590 | 0. 027 | 278 | 29. 52 | 0. 106 | 52 | 35 | 69 |
注：表中數(shù)據(jù)為15爐生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 | |||||||||||
3. 2 短時(shí)力學(xué)性能
3.2. 1硬度
3.2.2 沖擊性能
3.2.3壓縮性能
3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6. 1冷軋板不同溫度的拉伸性能見表3-3。
取樣 | 熱處理 | θ/°C | σb/MPa | σp0.2MPa |
| |
冷軋板 | 1120°C/ | 20 | 637?725 | 196?245 | 40 ?50 | |
600 | 510?539 | 118?147 | 40 ?45 | |||
700 | 392?441 | 118?137 | 40?45 | |||
800 | 196?265 | 108?118 | 50 ?60 | |||
900 | 127?147 | 49 ?69 | 60 ?65 | |||
1000 | 69 ?98 | 39 | 70 ?75 | |||
1100 | 49 | — | 60 ?65 | |||
注：所列數(shù)據(jù)為含Ti元素合金的試驗(yàn)結(jié)果。 | ||||||
3.2. 6.2冷軋板不同溫度屈服點(diǎn)前的拉伸曲線見圖3-1,屈服點(diǎn)至斷裂的拉伸曲線見圖3-2。
3.3持久和蠕變性能
3.3.1持久性能
3.3. 6. 1 冷軋板不同溫度和時(shí)間的持久極限見表 3-4。如有需要可以聯(lián)系墨（鉅）資料部索要資料。
3.3. 1. 2 冷軋板不同溫度持久應(yīng)力-壽命曲線見圖 3-3 。
3.3.2蠕變性能
3.3. 2. 1 冷軋板不同溫度、100h的蠕變極限見 表3-5,800°C不同應(yīng)力的蠕變曲線見圖3-4。
3. 3. 2. 2 板材不同溫度的秒計(jì)蠕變極限見表3-6。
3.4疲勞性能 表 3-6口。
取樣/mm | θ/°C | N/周 |
厚1.5 板材(Ti) | 800?20 | 110?120 |
900?20 | 45 ?50 | |
1000?20 | 20 ?25 | |
1100?20 | 18 ?25 | |
1200?20 | 22 | |
注：缺口半徑r=0. 1mm,試驗(yàn)至出現(xiàn)。.5mm長裂紋 為止。 | ||
3. 4. 1高周疲勞
冷軋板經(jīng)H20°C固溶處理,900°C的旋轉(zhuǎn)彎曲 疲勞極限 0-1（10,周）= 127MPaE。
3.4.2低周疲勞
3.4.3特種疲勞
3.4.3. 1板材不同循環(huán)溫度的冷熱疲勞性能
3. 4. 3. 2冷軋板不同晶粒度，不同循環(huán)溫度的冷熱 疲勞性能見表3-8o
表 3-7[1]
取樣 | 熱處理 | 在以下晶粒度、熱循環(huán)試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)至出現(xiàn)0. 5mm裂紋，N/周 | |||||||||
8級 | 3級 | 8級 | 3級 | 8級 | 3級 | 8級 | 3級 | 8級 | 3級 | ||
800°C?20°C | 900°C?20°C | 1000°?20°C | 1100°?20°C | 1200°?20°C | |||||||
冷軋板(Nb) | 固溶 | 92 | 92 | 51 | 35 | 30 | 17 | 18 | 13 | 15 | 15 |
冷軋板(Ti) | 110 | 75 | 46 | 25 | 22 | 23 | 24 | 15 | 22 | 15 | |
①8級晶粒度板材經(jīng)U00°C固溶處理；3級晶粒度板材經(jīng)1170°C固溶處理。 | |||||||||||
3. 5 裂紋擴(kuò)展速率
3. 6 斷裂韌度
3.7 松弛性能
4工藝性能與要求
4. 1 成形工藝與性能(表4-1)
表4-3
加工類型 | 加熱溫度 | 開鍛/開軋溫度 | 終鍛/終軋溫度 | 變形量 |
鍛造 | 1140C ?1160°C | 1150°C | ≥900°C | 小于等于60% |
熱軋板荒軋 | 1100°C ?1200°C | 1100°C | ≥850°C | — |
熱軋板精軋 | 1050°C ?1070°C | 1050°C | ≥750°C | >30% |
4.2 工藝性能
合金具有良好的沖壓性能，極限深沖系數(shù)為2.03-2.15.
4.3 焊接性能
4.3. 1該合金的氣弧焊裂紋傾向性比GH3030合金大。用HGH1035焊絲時(shí)熔池流動(dòng)性較差，可釆用 HGH3030和HGH3044焊絲。自動(dòng)鈞極氫弧焊(對接)規(guī)范見表4-2。其接頭的力學(xué)性能見表4-3。
表4-2⑴
板厚/ | 焊前 | 焊絲/mm | 焊接 電流 | 電弧 | 焊接 速度 /(m/min) | 送絲 速度 | 氣體 流量 | 背面氣 體流量 /(L/min) | 瞥極 直徑 | 焊嘴 直徑 / mm | |
牌號(hào) | 直徑 | ||||||||||
1.5 | 交貨狀態(tài) 機(jī)械拋光 | HGH3044 | 1. 6 | 120?150 | 12 ?15 | 0. 4 — 0. 5 | 0. 25?0. 40 | 5?7 | 2?3 | 2.0 | 18 |
2.0 | 160?180 | 0. 34 | 0.28 | 2.5 | |||||||
1.5 | 不加焊絲 | 110?140 | 0. 60 — 0. 67 | — | 一 | ||||||
表 4-3
板厚/mm | 焊前狀態(tài) | 焊后處理 | 焊絲牌號(hào) | θ/°C | 接頭σp/MPa | 強(qiáng)度系數(shù)/% |
厚1.5 | 供應(yīng)狀態(tài) | 未處理 | HGH3044 | 20 | 639 | 88. 2 |
不加焊絲 | 624 | 86 | ||||
HGH1035 | 672 | 100 | ||||
500 | 559 | 95 | ||||
700 | 378 | 90 | ||||
800 | 299 | 98 | ||||
厚2.0 | HGH3044 | 20 | 663 | 91. 4 |
4.3.2點(diǎn)焊及縫焊電極(滾盤)壓力要求比GH3030合金焊接時(shí)大，縫焊速度要低，否則容易產(chǎn)生裂紋。 點(diǎn)焊規(guī)范見表4-4；縫焊規(guī)范見表4-5o
4.3.3各種焊接接頭的力學(xué)性能見表4-6。
表 4-4
板厚/mm | 焊前狀態(tài) | 電極直徑/mm | 規(guī)范參數(shù) | 核心尺寸 | |||
焊接電流/A | 通電時(shí)間/ s | 電極壓力/N | 直徑/mm | 焊透率/% | |||
1. 5 | 交貨狀態(tài) | 5.0±1 | 6700 | 0. 12 | 6960 | 4.5 | 66 |
2.0 | 7200 | — | 7355 | 4.8 | 70 | ||
表 4-5
板厚/ | 焊前狀態(tài) | 滾盤寬度/ | 規(guī)范參數(shù) | 核心尺寸 | |||||
焊接電流 | 通電時(shí)間 | 休止時(shí)間 | 焊接速度 | 電極壓力 | 直徑/mm | 焊透率/% | |||
1.5 | 交貨狀態(tài) 機(jī)械拋光 | 5.0 | 6800 ? | 0. 18 ? | 0. 54? | 0. 16 ? | 6765 | 4.2 | 67 |
2.0 | 7000 ? | 0. 24? | 0. 52? | 0. 15 ? | 7355 | 55 | |||
表 4-6
熱處理 | 焊接方法 | 填充材料 | 板厚/mm | θ/°C | 接頭 σp/MPa | 焊點(diǎn)強(qiáng)度/kN | 彎曲角/(°) | ||
焊接前 | 焊接后 | 厚0. 8mm 板 | 厚2. 0mm 板 | ||||||
固溶處理 | 不熱處理 | 電弧焊 | — | 1. 7 | 20 | 637 | — | — | 180 |
900 | 127 | 一 | — | 一 | |||||
氯弧焊e | HGH1O35 | 0. 8?2. 0 | 20 | 618 | — | — | 180 | ||
800 | 196 | 一 | — | — | |||||
900 | 127 | — | — | — | |||||
縫焊 | — | 0.8 ?2.0 | 20 | 618 | — | — | — | ||
800 | 196 | — | — | — | |||||
900 | 127 | 一 | — | 一 | |||||
點(diǎn)焊 | — | 0.8 ?2.0 | 20 | — | 6.86 | 17. 65 | — | ||
800 | — | 2. 65 | 7.75 | — | |||||
900 | — | 1. 77 | 5.88 | 一 | |||||
①試樣帶加強(qiáng)焊縫。 | |||||||||
4. 4 零件熱處理工藝
零件熱處理規(guī)范推薦為：中間固溶處理1060°C?1080°C，空冷或水冷；最終固溶處理1080 °C 1120°C，空冷或水冷。保溫時(shí)間按(1. 2?2. 0)min/mm計(jì)算。
4.5 表面處理工藝
火焰筒表面處理工藝按通用規(guī)范進(jìn)行電解拋光。
4. 6 切削加工與磨削性能
合金可以滿意地進(jìn)行切削加工。
5組織結(jié)構(gòu)
5. 1 相變溫度
5. 2 時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
5.3 典型組織
合金在固溶狀態(tài)組織為單相奧氏體，晶粒度為6~10級(圖5-1),有少量Nb(C,N)或Ti(C,N)碳化 物。經(jīng)時(shí)效或長期使用后有少量，'相及M23C6型碳化物析出(圖5-2)。如有需要可以聯(lián)系墨（鉅）資料部索要資料。
參考文獻(xiàn)
[1] 北京航空材料研究院.航空材料應(yīng)用手冊：第4卷.變形熱強(qiáng)剛和高溫合金[M]. 1996:163-169.
[2] 北京航空材料研究院.合金的熱處理和性能技術(shù)報(bào)告.1962.
[3] 北京航空材料研究院，等.航空材料焊接手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社.1978 = 150-154.
[4] 王家正.GH1035[M]〃《中國航空材料手冊》編輯委員會(huì).
