高溫合金GH4169

1、常州市天志金屬材料有限公司一、GH4169 概述GH4169合金是以體心四方的"和面心立方的相沉淀強化的鎳基高溫合金，在-253700溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。    該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系，可針對不同的使用要求制定合理、可

2、行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等?？芍瞥杀P、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等零部件在航空上長期使用。    1.1 GH4169 材料牌號  GH4169(GH169)1.2 GH4169 相近牌號  Inconel 718(美國),NC19FeNb(法 國)1.3 GH4169 材料的技術(shù)標準GJB 2612-1996&#

3、160;焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范HB 6702-1993 WZ8系列用GH4169合金棒材GJB 3165  航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范GJB 1952 航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范GJB 1953 航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高溫合金熱軋棒材規(guī)范GJB 2612 焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范GJB 3317 航空用高溫合金熱軋板材規(guī)范GJB 2297 航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規(guī)范GJB 3020 航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范GJB 3167&#

4、160;冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范GJB 3318 航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范GJB 2611 航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范YB/T5247 焊接用高溫合金冷拉絲YB/T5249 冷鐓用高溫合金冷拉絲YB/T5245 普通承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材GB/T14993 轉(zhuǎn)動部件用高溫合金熱軋棒材GB/T14994 高溫合金冷拉棒材GB/T14995 高溫合金熱軋板GB/T14996 高溫合金冷軋薄板GB/T14997 高溫合金鍛制圓餅GB/T14998 高溫合金坯件毛壞GB/T1499

5、2 高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號HB 5199 航空用高溫合金冷軋薄板HB 5198 航空葉片用變形高溫合金棒材HB 5189 航空葉片用變形高溫合金棒材HB 6072 WZ8系列用GH4169合金棒材1.4 GH4169 化學成分  該合金的化學成分分為3類：標準成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標準成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強化相的數(shù)量，提高抗疲勞性能和材料強度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標

6、準基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和綜合性能。核能應(yīng)用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不變），具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當（B）0.002%時，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別，合金牌號為GH4169A。表1-11 %類別C  Cr  Ni  Co  Mo Al  Ti  Fe標準0.08 17.021.0 50.055.0 1.02.803.30 0.300.70 0.751.15

7、 余優(yōu)質(zhì)0.020.06 17.021.0 50.055.0 1.0 2.803.30 0.300.70 0.751.15 余高純0.020.06 17.021.0 50.055.0 1.0 2.803.30 0.300.70 0.751.15 余類別NbB Mg Mn Si P S CuCa不大于標準4.755.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01

8、優(yōu)質(zhì)5.005.500.006 0.010.350.350.0150.0150.300.01高純5.005.500.0060.0050.350.350.0150.0020.300.005續(xù)表1-1 %類別BiSnPbAg SeTeTlN O不大于標準-0.0005-0.0003-優(yōu)質(zhì)0.0010.0050.0010.0010.0003-0.010.01高純0.000030.0050.0010.0010.00030.000050.00010.010.005        

9、60;                            1.5 GH4169 熱處理制度 合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學性能。合金熱處理制度分3類：(10101065)±10，1h，油冷、空冷或水冷+720±

10、5，8h，以50/h 爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。：(950980)±10，1h，油冷、空冷或水冷+720±5，8h，以50/h 爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理的材料有相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱為標準熱處理制度。：720±5，8h,以50/h爐冷至620±5，8h，空冷。經(jīng)此制度處理后，材料中的相較少，能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。1.6 

11、GH4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤狀交貨。1.7 GH4169 熔煉和鑄造工藝 合金的冶煉工藝分為3類：真空感應(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔?？筛鶕?jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。1.8 GH4169 應(yīng)用概況與特殊要求 制造航空和航天發(fā)動機中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊

12、固件、彈性元件、燃氣導管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。     近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應(yīng)用不斷擴大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。  二、GH4169 物理及化學性能 2.1 GH4169 熱性能2.1.1 GH4169

13、0;熔化溫度范圍  12601320。2.1.2 GH4169 熱導率  見表2-1。表2-12/111002003004005006007008009001000/（W/（m·）13.414.715.917.818.319.621.222.823.67.630.42.1.3 GH4169 比熱容 見表2-2。2.1.4 GH4169線膨脹系數(shù) 見表2-3；2.2 GH4169密度  =8.24g/cm3。2.3 GH4169電性能&#

14、160; 表2-22/3004005006007008009001000c/（J/（kg·）481.4493.9514.8539.0573.4615.4657.2707.4表2-32/201002020020300204002050020600207002080020900201000/10-6-111.813.013.514.114.414.815.417.018.418.72.4 GH4169磁性能  合金無磁性。2.5 GH4169化學性能2.5.1 GH4169抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速

15、率見表 2-4。表2-4/6007008009001000氧化速率/(g/(m2·h)0.01760.02770.03510.09610.1620  三、GH4169力學性能  優(yōu)質(zhì)棒材技術(shù)標準規(guī)定的性能見表3-1。表3-11規(guī)格d/mm取樣方向/拉伸性能   不小于HBS持久性能P0.2/MPab/MPa 5/%/% /MPat/h 5/%125縱向2065010308601280100012121515346-690-25-5126200橫向206501030860124

16、09656688-690-25-200 橫向20650102080012309006688-690-25-注：熱處理制度：。  四、GH4169組織結(jié)構(gòu) 4.1 相變溫度 "相是該合金的主要強化相，其最高穩(wěn)定溫度是650，開始固熔溫度為840870，完全固熔溫度是950，相也是該合金的強化相，但數(shù)量少于"相，其析出溫度是600，完全熔解溫度是840；相的開始析出溫度是700，析出峰溫度是940，980開始熔解，完全熔解溫度是1020。4.2 時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 見圖4-1。4.3 

17、;合金組織結(jié)構(gòu)4.3.1 合金標準熱處理狀態(tài)的組織由基體、"、NbC相組成。"(Ni3Nb)相是主要強化相，為體心四方有序結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)定相，呈圓盤狀在基體中彌散共格析出，在長期時效或長期應(yīng)用期間，有向相轉(zhuǎn)變的趨勢，使強度下降。(Ni3(Al、Ti)相的數(shù)量次于"相，呈球狀彌散析出，對合金起一部分強化作用。相主要在晶界析出，其形貌與鍛造期間的終鍛溫度有關(guān)，終鍛溫度在900，形成針狀，在晶界和晶內(nèi)析出；終鍛溫度達930，相呈顆粒狀，均勻分布；終鍛溫度達950，相呈短棒狀，分布于晶界為主；終鍛溫度達980，在晶界析出少量針狀相，鍛件出現(xiàn)持久缺口敏感性。終鍛溫度達

18、到1020或更高，鍛件中無相析出，晶粒隨之粗化，鍛件有持久缺口敏感性。鍛造過程中，相在晶界析出，能起到釘扎作用，阻礙晶粒粗化。4.3.2 L相是變形GH4169合金中不允許存在的相，該相富鈮，存在于鑄錠枝晶間，降低鑄錠初熔點，鑄錠中L相固溶溫度和均勻化時間的關(guān)系見圖4-2。4.3.3 晶粒度4.3.3.1 合金在高溫固熔（保溫2h）時的晶粒長大傾向見圖4-3。4.3.3.2 棒材（原始晶粒99.5級）經(jīng)不同溫度加熱并以不同變形量鍛造變形后，再經(jīng)過標準熱處理（固溶溫度965，1h），其晶粒度的變化見表4-1。4.3.3.3 鍛件技術(shù)標準規(guī)定，普通

19、鍛件平均晶粒度為4級，允許個別2級，高強鍛件平均晶粒度為8級，允許個別2級；直接時效鍛件平均晶粒度應(yīng)為10級或更細。4.3.4 直接時效的鍛件在600700長期時效500h后，析出相數(shù)量的變化見表4-2。表4-119鍛造加熱溫度/以下變形程度的晶粒度/級鍛造加熱溫度/以下變形程度的晶粒度/級15%25%35%55%65%80%15%25%35%55%65%80%10501030102067778788897898789988999(7)8991000980 88 9910 8910 10910 1091011 1011 表4-211時效規(guī)范析出相數(shù)量/%/t/h-Ni3NbMC"-Ni3Nb，-Ni3(Al，Ti，Nb)直接時效狀態(tài)6.4519.216006507005005005006.307.4810.3120.6218.6815.18  五、GH4169工藝性能與要求 5.1 成型性能5.1.1 因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析程度與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速