GH4169 镍基变形高温合金 中国牌号:GH4169/GH169、GH169?(GH4169) 美国牌号:Inconel?718/UNS?NO7718 法国牌号:NC19FeNb ? 一、GH4169?概述 ????GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金,在-253~700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的**,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性,能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业中,在上述温度范围内获得了较为广泛的应用。 ????该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感,掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系,可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程,就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。???? ????1.1?GH4169?材料牌号??GH4169(GH169) ????1.2?GH4169?相近牌号??Inconel?718(美国),NC19FeNb(法?国) ????1.3?GH4169?材料的技术标准 ????1.4?GH4169?化学成分??该合金的化学成分分为3类:标准成分、优质成分、高纯成分,见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源和增加强化相的数量,提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量,提高材料纯度和综合性能。 ????核能应用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不变),具体含量由供需双方协商确定。当ω(B)≤0.002%时,为与宇航工业用的GH4169合金加以区别,合良好号为GH4169A。? ?????????????????????????????????表1-1% 类别 C? ?Cr? ?Ni? ?Co? ?Mo? Al? ?Ti? ?Fe 标准 ≤0.08? 17.0~21.0? 50.0~55.0? ≤1.0 2.80~3.30? 0.30~0.70? 0.75~1.15? 余 优质 0.02~0.06? 17.0~21.0? 50.0~55.0? ≤1.0? 2.80~3.30? 0.30~0.70? 0.75~1.15? 余 高纯 0.02~0.06? 17.0~21.0? 50.0~55.0? ≤1.0? 2.80~3.30? 0.30~0.70? 0.75~1.15? 余 类别 Nb B? Mg ?Mn? Si? P? S ?Cu Ca 不大于 标准 4.75~5.50 0.006 0.01 0.35 0.35 0.015 0.015 0.30 0.01 优质 5.00~5.50 0.006 ?0.01 0.35 0.35 0.015 0.015 0.30 0.01 高纯 5.00~5.50 0.006 0.005 0.35 0.35 0.015 0.002 0.30 0.005 ? 类别 Bi Sn Pb Ag ?Se Te Tl N ?O 不大于 标准 --- --- 0.0005 --- 0.0003 --- --- --- --- 优质 0.001 0.005 0.001 0.001 0.0003 --- --- 0.01 0.01 高纯 0.00003 0.005 0.001 0.001 0.0003 0.00005 0.0001 0.01 0.005 ?1.5?GH4169?热处理制度?合金具有不同的热处理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量,从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类: ????????Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h?炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。 ????经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内均无δ相,存在缺口敏感性,但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。 Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h?炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。 经此制度处理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是较常用的热处理制度,也称为标准热处理制度。 Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。 ????经此制度处理后,材料中的δ相较少,能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。 ????1.6?GH4169?品种规格和供应状态?可以供应模锻件(盘、整体锻件)、饼、环、棒(锻棒、轧棒、冷拉棒)、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。 ????1.7?GH4169?熔炼和铸造工艺?合金的冶炼工艺分为3类:真空感应加电渣重熔;真空感应加真空电弧重熔;真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求,选择所需的冶炼工艺,满足应用要求。 1.8?GH4169?应用概况与特殊要求?制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件,如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件;制造核能工业应用的各种弹性元件和格架;制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。 ????近年来,在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上,为提高质量和降低成本,发展了很多新工艺:真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺,有效减轻铌偏析;采用喷射成型工艺,生产环件,降低生产成本和缩短生产周期;采用**塑成型工艺,扩大产品的生产范围。 二、GH4169?物理及化学性能 ????2.1?GH4169?热性能 ????2.1.1?GH4169?熔化温度范围??1260~1320℃。 ????2.1.2?GH4169?热导率??见表2-1。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?表2-1 θ/℃ 11 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 λ/(W/(m·℃)) 13.4 14.7 15.9 17.8 18.3 19.6 21.2 22.8 23.6 7.6 30.4 2.1.3?GH4169?比热容?见表2-2。 2.1.4?GH4169线膨胀系数?见表2-3; ????2.2?GH4169密度??ρ=8.24g/cm3。 ????2.3?GH4169电性能?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?表2-2 θ/℃ 300 400 500 600 700 800 900 1000 c/(J/(kg·℃)) 481.4 493.9 514.8 539.0 573.4 615.4 657.2 707.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 表2-3 θ/℃ 20~100 20~200 20~300 20~400 20~500 20~600 20~700 20~800 20~900 20~1000 α/10-6℃-1 11.8 13.0 13.5 14.1 14.4 14.8 15.4 17.0 18.4 18.7 ????2.4?GH4169磁性能??合金无磁性。 ?????2.5?GH4169化学性能 ????2.5.1?GH4169抗氧化性能?在空气介质中试验100h后的氧化速率见表?2-4。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?表2-4 θ/℃ 600 700 800 900 1000 氧化速率/(g/(m2·h)) 0.0176 0.0277 0.0351 0.0961 0.1620