GH80A高溫合金

 

概述

 

GH80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成r相彌散強化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的搞蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷熱加工性能良好，主要供應(yīng)熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。[1] 

 

1.1 材料牌號

 

GH80A

 

1.2 相近牌號

 

Nimonic80A(英國)

 

1.3 材料的技術(shù)標準

 

WS9-7009-1996《GH80A合金渦輪葉片用熱軋棒材》

 

WS9-7011-1996《GH80A合金熱軋、鍛制及冷拉棒材》

 

WS9-7012環(huán)件-1996《GH80A合金軋抽環(huán)形件》

 

WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》

 

1.4 化學(xué)成分

 

表1-1

 

C	Cr	Ni	Al	Ti
0.04～0.10	18.0～21.0	余	1.00～1.80	1.8～2.7

 

 

 

Co	Fe	B	Mn	Si	P	S	Ag	Bi	Cu	Pb
≤2.0	≤1.5	≤0.008	≤0.40	≤0.80	≤0.020	≤0.015	≤0.0005	≤0.0001	≤0.20	≤0.002

 

1.5 熱處理制度

 

葉片用棒材為：1080℃±10℃，8h，空冷+700℃±5℃，16h，空冷。熱軋、鍛制及冷拉棒材，按表1-2的規(guī)定進行。軋制環(huán)件：（1050～1080℃）±10℃，不大于2h，水冷+750℃±5℃(或+700℃±5℃),4h(或16h)，空冷。熱軋板材、冷軋薄板和帶材為：供應(yīng)狀態(tài)+700℃±10℃，4h，空冷。

 

表1-2

 

材料類型	固溶處理制度	時效制度
熱加工用熱軋（或鍛制）棒材	1080℃±10℃，8h，空冷	700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷
熱加工用熱軋（或鍛制）棒材	按制度①或②進行 ①1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定，油冷或水冷或空冷。 （正常情況，d≥40mm，油冷） ②1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定，空冷+1080℃±10℃。 保溫30min，水冷	700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷
冷拉棒材	1080℃±10℃,保溫時間按表1-4規(guī)定，水冷或空冷。	700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷

 

表1-3

 

直徑/mm	保溫時間/h	直徑/mm	保溫時間/h
≤3	1	>6～12.5	4
>3～6	2	>12.5	8

 

表1-4

 

直徑或較小截面尺寸/mm	保溫時間/min	直徑或較小截面尺寸/mm	保溫時間/min
≤15	15～30	>15～25	30～45

 

1.6 品種規(guī)格

 

直徑d20～55mm的葉片用熱軋棒材、直徑不大于300mm的熱軋或鍛制棒材。

 

冷拉棒材直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。

 

外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、、高度130mm的軋制形件。

 

厚度不大于9.5的熱軋板材、厚度不大于4.0的冷軋薄板材，厚度不大于0.8mm的冷軋帶材。

 

葉片用熱軋棒材不經(jīng)熱處理，其表面應(yīng)全部磨光或車光。

 

機加工用熱軋棒材以固溶處理并除氧化皮狀態(tài)。

 

鐓鍛用冷拉棒材以冷拉磨光狀態(tài)，機加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮（對鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng)，其表面粗糙度不小于3.2）。

 

軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)。

 

熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整左矯直。

 

1.7 熔煉和鑄造工藝

 

葉片用棒材和板材采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應(yīng)熔煉加電渣重熔，或真空感應(yīng)加真空電弧重熔，或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。

 

1.8 應(yīng)用概況與特殊要求

 

該合金主要用作發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零件。

 

物理及化學(xué)性能

 

2.1 熱性能

 

2.1.1 熔化溫度范圍 熔點1405℃

 

2.1.2 熱導(dǎo)率 見表2-1。

 

表2-1

 

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/（W/（m·C））	12.11	13.83	15.48	16.75	18.39	20.93	24.48	25.57	27.66

 

2.1.3、GH80A線膨脹系數(shù) 見表2-2表2-2

 

θ/℃	16～100	16～200	16～300	16～400	16～500	16～600	16～700
α/10-6C-1	12.18	12.86	13.69	14.08	14.50	14.94	15.36

 

2.2、密度

 

ρ=8.15g/cm3

 

2.3、電性能

 

室溫ρ=1.23×10-6Ω.m。

 

2.4、磁性能

 

無磁性

 

2.5、化學(xué)性能

 

抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h的氧化速率

 

表2-3。

 

試驗時間/h	700	750	800
氧化速率/(g/(m2.h))	0.037	0.041	0.047

 

3、組織結(jié)構(gòu)

 

4.1、變相溫度

 

4.2、時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

 

4.3、合金組織結(jié)構(gòu) 葉片毛坯按不同的熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃±10℃，8h，空冷處理；在1080℃時基體中的γ相和一些M7C3及M23C5型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3及M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，餅子較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，M23C6在750~1000℃析出，也能獨立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃，8h，空冷處理后，晶界上呈現(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6，晶內(nèi)有γ相和MC。

 

5、工藝性能與要求

 

5.1、成形性能

 

5.1.1、鍛造 合金具有良好的鍛造性能，鋼錠加熱溫度在1120~1150℃，開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃。

 

5.1.2、熱軋板 軋制加熱溫度1120~1150℃，停軋溫度不低于930℃。

5.2、焊接性能合金可以進行自動對接氬弧焊和縫焊。