航空高溫部件用鋼GH5188

GH5188高溫合金
1合金介紹（如有圖表需要可聯(lián)系021-67898711）
1.1概述
GH5188是Co-Ni-Cr基固溶強(qiáng)化型變形高溫合金，使用溫度小于1100°C.合金中加入ω(W)14%的鎢進(jìn)行固溶強(qiáng)化，使合金具有良好的綜合性能；加入較高含量的鉻和微量鑭，使合金具有良好的高溫抗氧化性能。合金具有較好的冷熱加工塑性和焊接等工藝性能，適于制作980°C以下要求高強(qiáng)度和1100°C以下要求抗氧化的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件。主要產(chǎn)品有冷軋薄板、熱軋中板、棒材、鍛件和絲材等。
1. 2 應(yīng)用概況與特性
合金已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒、導(dǎo)向葉片等高溫部件，批產(chǎn)和使用情況良好。相近合金在國(guó)外還廣泛應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪及導(dǎo)彈的高溫部件，如燃燒室、尾噴管及核能工業(yè)中的熱交換器等零部件。
在合金板材加工零件的制造工藝中，任何工序(如熱處理、焊接等)均應(yīng)防止?jié)B碳及銅污染，以免損害合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。合金板材的耐腐蝕能力優(yōu)于GH3536合金。
1.3 材料牌號(hào)
GH5188(GH188)
1.4 相近牌號(hào)
Haynes Alloy No. 188（ H A188）、UNSR 30188（美），KCN22W （法）。
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 3317A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
Q/5B 4002GH188合金冷軋帶材
Q/5B 4003GH188合金冷軋板材
Q/5B 4014GH188合金鍛件
Q/5B 4022GH188合金棒材
Q/5B 4057 GH188高溫合金冷拉焊絲
1. 6 熔煉工藝
采用真空感應(yīng)爐士電渣重熔、或真空感應(yīng)爐+真空電弧重熔熔煉工藝。
1.7 化學(xué)成分
摘自 GB/T 14992,雜質(zhì)元素分析有區(qū)別的摘自 GJB 3317A、Q/5B 4002, Q/5B 4003、Q/5B 4014、
Q/5B 4022 和Q/5B 4057,見表 1-1。
表1-1

元素	C	Cr	Ni	Co	W	Fe	B	La
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%	0. 05—0. 15	20. 00?24.00	20. 00?24. 00	余	13. 00?16. 00	≤3. 00	≤0. 015	0.030 ?0. 120
元素	Mn	Si	P	s	Cu	Ag	Bi	Pb
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%	≤I. 25	0. 20 — 0. 50	≤0. 020	≤0.015	≤0. 070	≤0.0010	≤0.0001	≤0. 0010
① GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003、Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057 規(guī)定檢驗(yàn)的雜質(zhì)元素。

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）鍛制棒材、環(huán)形件,1180°C±10°C,選擇以確保產(chǎn)品力學(xué)性能合格的速率冷卻，HB<293；
b）冷軋板、帶材,1165°C~1230°C,快速空冷，保溫時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品截面厚度確定；
c）熱軋板材,1170°C~1190°C,空冷，HVM282。
品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自 GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003,Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057。
1. 9. 1主要規(guī)格
厚4mm— 14mm熱軋中厚板；厚0. 5mm?4mm冷軋薄板；厚0. 05mm?0. 8mm冷軋帶材；D20mm? 300mm棒材；d0. 3mm?10. 0mm焊絲；各種尺寸規(guī)格的環(huán)形件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
熱軋板和冷軋薄板經(jīng)固溶+酸洗+矯正+切邊后供應(yīng)；帶材經(jīng)固溶+酸洗+切邊后成卷供應(yīng)；棒材一般不經(jīng)熱處理供應(yīng)；鍛件經(jīng)固溶處理后供應(yīng)；焊絲以冷拉+熱處理+酸洗后供應(yīng)、或半硬態(tài)供應(yīng)。

2物理、彈性和化學(xué)性能
2. 1 熔化溫度范圍

1300°C ?1360°C。
2. 2 相變點(diǎn)
2.3 熱導(dǎo)率（表2-1）

θ/°C	200	300	400	500	600
λ/[W/(m ? °C)]	12. 23	15. 32	18. 30	20. 81	22. 90
θ/°C	700	800	900	1000	一
λ/[W/(m ? °C)]	25.04	26. 50	27.88	29.06	—

2. 4 電阻率（表2-2）

θ/°C	20	100	200	300	400	500
	1. 051	1. 056	1. 100	1. 133	1. 143	1. 171
θ/°C	600	700	800	900	1000	—
	1. 192	1. 199	1. 204	1.213	1. 226	—

2.5 熱擴(kuò)散率（表2-3）

θ/°C	200	300	400	500	600
Q/(10_6m2/s)	3. 15	3. 70	4. 15	4. 45	4. 70
θ/°C	700	800	900	1000	—
Q/(10_6m2/s)	4. 95	5. 10	5.20	5. 30	—

2. 6 比熱容（表2-4）

θ/°C	100	200	300	400	500
c/[J/(kg ? °C)]	208	425	454	484	513
θ/°C	600	700	800	900	1000
c/[J/(kg - X?)]	534	554	571	588	600

2.7 線膨脹系數(shù)（表2-5）

θ/°C	100h的氧化速率
900	0.021 ?0.034
1000	0.081 ?0.098
1100	0. 125 ?0. 128

θ/°C	20 ?100	20 ?200	20 ?300	20 ?400	20 ?500
	11. 8	12.4	12. 9	13.4	13. 7
θ/°C	20 ?600	20 ?700	20 ?800	20 ?900	20?1000
	14. 4	14. 8	15. 2	15. 7	16. 2

θ/°C	20	100	200	300	400	500
Ed/GPa	237	234	227	221	213	206
o/°c	600	700	800	900	1000	1050
Ed/GPa	193	185	179	170	161	158

2.8 密度
p=9. 09
2.9 磁性能
合金無(wú)磁性。
2.10 彈性性能（表2-6）
2. 11 化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
2. 11. 1. 1合金在空氣介質(zhì)中，不同溫度試驗(yàn) 100h的氧化速率見表2-7。
2. 11. 1.2合金在爐中高溫靜止空氣中或在旋轉(zhuǎn)式燃燒裝置中進(jìn)行循環(huán)氧化試驗(yàn)，1040笆? 1150°C的重量損失以及與其他合金對(duì)比見圖2-1。
2. 11.2 耐腐蝕性能
合金在燃燒裝置中經(jīng)燃?xì)飧g，在900°C 026O°C以下循環(huán)試驗(yàn)200h的動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn) 結(jié)果見圖2-20合金在含有Na2SOt和NaCl等污染環(huán)境中，耐腐蝕能力優(yōu)于GH3536合金。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/mm		熱處理	拉伸性能				持久性能				室溫硬度 HV	其他性能
				θ/°C	σp0.2/MPa	σb	δ5/%	θ/°C	σp0.2/MPa	σb	δ5/%
					≥					≥
GJB 3317A	熱軋中厚板①		標(biāo)準(zhǔn) 熱處理	20	380	860	45	815	165	23	10	≤282	晶粒度≥4級(jí)
								927	76	23	15
Q/5B 4003	薄板		標(biāo)準(zhǔn) 熱處理	20	380	860	45	927	76	23	15	——	彎曲；抗氧化；晶粒度
				650	250	620	50
Q/5B 4002	帶材	≤0. 51		20	380	860	40	927	62	23	8	—	彎曲180°；抗氧化；晶粒度24級(jí)
				650	250	620	40
		≥0. 51		20	380	860	45	927	76	23	5	—
				650	250	620	50
Q/5B 40222	棒材		標(biāo)準(zhǔn) 熱處理	20	380	860	45	927	90	23	15	HB≤302	抗氧化
Q/5B 4014	環(huán)形鍛件②			20	380	860	45	927	83	23	15	HB≤293	抗氧化
持久試驗(yàn)任選一個(gè)溫度進(jìn)行。持久持續(xù)時(shí)間達(dá)到23h后試樣未斷時(shí)，允許每隔8?10h遞增應(yīng)力14MPa,直至試樣斷裂，但其延伸率仍應(yīng)為曷215/%。

3.1.2生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計(jì)許用值
短時(shí)力學(xué)性能
1 硬度
3. 2. 1. 1 冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量+不同固溶處理，室溫硬度見表3-2。
3. 2.1.2冷軋板經(jīng)不同冷軋量，室溫硬度見圖3-1。
沖擊性能
1熱軋中厚板縱向和橫向取樣，不同溫度的沖擊功見表3-3。
3.2.2.2熱軋中厚板縱向和橫向取樣，在真空中經(jīng) 不同規(guī)范長(zhǎng)期時(shí)效，室溫沖擊功見表3-4o
3.2.3壓縮性能
3. 1冷軋板不同溫度的壓縮屈服強(qiáng)度見圖3-2o
3. 2. 3. 2冷軋板縱向和橫向取樣，不同溫度典型的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別見圖3-3和圖3-4o
3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
環(huán)形件不同溫度的扭轉(zhuǎn)性能見表3-5。
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6. 1不同軋制產(chǎn)品，典型室溫拉伸性能見表 3-6；不同產(chǎn)品，不同溫度的拉伸性能見表3-7。
3. 2. 6. 2冷軋板經(jīng)不同冷變形量，不同溫度的拉伸性能見表3-8；室溫屈服強(qiáng)度見圖3-1 o
3. 2. 6. 3冷軋板經(jīng)不同冷變形量和固溶處理，室溫拉伸性能見表3-9；縱向和橫向取樣，不同溫度的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別見圖3-5和圖3-6；經(jīng)不同長(zhǎng)期時(shí)效，室溫拉伸性能見表3-10。
3. 2. 6. 4 環(huán)形件不同溫度的缺口拉伸強(qiáng)度見表 3-11;不同溫度的平均拉伸應(yīng)力-應(yīng)變參數(shù)見表 3-12,平均拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖3-7。
表3-3

取樣/mm	θ/°C
取樣/mm	θ/°C	縱向	橫向
厚19 熱軋中厚板 1175°C/WQ	— 185	159	156
	— 170	163	—
	— 140	一	152
	— 100	182	172
	20	197	190
	315	137	—
	540	146	171
	700	171	118
	815	141	—

表 3-4

取樣/mm	真空時(shí)效規(guī)范		室溫
取樣/mm	θ/°C	t/h	縱向	橫向
厚19 熱軋中厚板 1175 °C/WQ	760	100	—	53
	870	100	一	17
	980	100	—	42
	925	500	31	35
	925	1000	23	23

表 3-5

取樣	θ/°C
環(huán)形件弦向標(biāo)準(zhǔn)熱處理	800	478. 3	174. 7
	900	287. 7	151. 7
	1000	168.0	80.0
注：表中數(shù)據(jù)為3個(gè)試樣數(shù)據(jù)的平均值。