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高溫合金

GH4738、GH738

GH4738
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一、GH4738介紹：
GH4738是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度小于815攝氏度。合金加入鉻、鉬和鈷元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，加入鋁、鈦元素形成沉淀強(qiáng)化相，加入硼、鋯元素凈化和強(qiáng)化晶界。合金有良好的高溫強(qiáng)度。合金具有較高的耐熱腐蝕性能和抗 氧 化性能，加工塑性良好和組織性能穩(wěn)定。
二、GH4738應(yīng)用和特性：
GH4738應(yīng)用于航空、航天、石油、化工及發(fā)電等設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件等領(lǐng)域，如氣壓機(jī)葉片、渦輪,盤和大型螺栓等。合金在650-815攝氏度內(nèi)的缺口持久表明，該合金無缺口敏感性。合金在時(shí)效后無新相析出，組織穩(wěn)定。
三、GH4738相近牌號(hào)：

高溫新名稱 高溫舊名稱 耐蝕新名稱 耐蝕舊名稱 國(guó)標(biāo)牌號(hào)
GH4738 GH500      
日本JIS 美標(biāo)ASTM 美 標(biāo)UNS、SAE 德標(biāo)DIN 歐洲EN
         
四、GH4738化學(xué)成分：
碳C 硅Si 錳Mn 磷P 硫 S 鉻Cr
0.03-0.1 ≤0.15 ≤0.1 ≤0.015 ≤0.015 18-21
鎳Ni 鉬Mo 鈷Co 銅Cu 鐵Fe 鈮Nb
余 3.5-5 12-15 ≤0.1 ≤2 -
硼B(yǎng) 鈦Ti 鋁Al Zr 鎢W 鈰Ce
0.003-0.01 2.75-3.25 1.2-1.6 0.02-0.08 - -
注：微量雜質(zhì)為ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。                                     
   5、GH738熱處理制度：1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。
   6、GH738品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)：可生產(chǎn)棒材、型材、鍛坯、環(huán)形件、厚板、薄板、帶材、管材、絲材、砂型鑄件、精密鑄件和緊固件等，通常不經(jīng)熱處理交貨，板材固溶處理后交貨。
   7、GH738熔煉和鑄造工藝： 采用真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔工藝。
   8、GH738應(yīng)用概況與特殊要求： 該合金在國(guó)外廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件，有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。由于該合金含鈷較高，在國(guó)內(nèi)較少采用。
   二、GH738物理及化學(xué)性能：
   1、GH738熱性能：
   (1)、GH738熔化溫度范圍：1330～1360℃。
   (2)、GH738熱導(dǎo)率：見表2-1。
   表2-1[1]
θ/℃ 360 460 545 640 770 855 985
λ/(W/(m·℃)) 16.8 18.3 20.2 22.4 24.1 25.3 28.0
(3)、GH738比熱容 見表2-2。
   表2-2[1]
θ/℃ 360 460 545 640 770 855 985
c/(J/(kg.℃)) 515 540 573 603 640 665 707
(4)、GH738線膨脹系數(shù)： 見表2-3
   表2-3[1]
θ/℃ 20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900
α/10-6℃-1 12.47 12.73 13.04 13.53 13.97 14.47 15.05 15.68 15.95
2、GH738密度：ρ=8.22g/cm3。
   3、GH738電性能：
   4、GH738磁性能：合金無磁性。
   5、GH738化學(xué)性能：
   (1)、GH738抗氧化性能：合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表2-4。
   (2)、GH738耐腐蝕性能：合金抗鹽霧腐蝕能力良好。
   表2-4[1]
θ/℃ 900 1000
氧化速率/(g/(m2· h)) 0.083 0.226
溫度0/℃ 20 600 700    
彈性模量E/GPa 215 166 137    
 
三、GH738力學(xué)性能：GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能：見表3-1。
   表3-1
拉伸性能 HBS 持久性能
θ/℃ σb/MPa δ5/% φ/% θ/℃ σ/MPa t/h δ5/%
不小于 不小于
815 608 20 32 299～387 815 328 23 8
七、GH4738力學(xué)性能:
品種 熱處理 溫度0/°C 拉伸強(qiáng)度Σb\MPa
≤		 延伸率A/%
≥		 斷面收縮Z/%≥
熱軋棒 供應(yīng)狀態(tài) 20 1035 25 -
 
四、GH738組織結(jié)構(gòu)：
   1、GH738相變溫度：合金中γ′相的溶解溫度為980～1050℃，開始從基體中析出溫度為630℃，析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開始析出溫度為700℃，完全溶解溫度為1020℃。   
   2、GH738時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
   3、GH738合金組織結(jié)構(gòu)：
   經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，除奧氏體基體外，該合金經(jīng)650℃和730℃長(zhǎng)期時(shí)效至3000h，γ′相的數(shù)量變化不明顯，分別約有3%和1%左右的補(bǔ)充析出，γ′相大小分別從146nm長(zhǎng)大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉(zhuǎn)化，碳化物總量略有增加，從時(shí)效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長(zhǎng)期時(shí)效過程中無新相析出，組織穩(wěn)定。
   五、GH738工藝性能與要求：
   1、GH738成型性能：
   (1)、GH738合金塑性圖見圖5-1。
   (2)、GH738合金的再結(jié)晶圖見圖5-2。

   (3)、GH738該合金熱加工塑性良好，是比較好成形的鎳基高溫合金。鍛造開坯加熱溫度1150～1170℃，適宜的熱加工溫度為1040～1170℃，終鍛溫度不低于1000℃。渦輪葉片鍛造溫度通常采用1070～1110℃范圍，模鍛最小變形量應(yīng)大于25%。應(yīng)避免在高溫（1180℃）下小變形量（約10%）熱加工，此時(shí)可能在晶界上形成連續(xù)的MC型碳化物薄膜，導(dǎo)致缺口敏感。在較低溫度下（980～1080℃）熱變形，晶界上很少形成MC碳化物薄膜，只有不連續(xù)的M23C6型碳化物，熱處理后可獲得均勻的4～5級(jí)晶粒度，綜合性能良好。
   2、GH738零件熱處理工藝： 零件熱處理時(shí)應(yīng)注意防止零件表面元素貧化，加熱應(yīng)均勻。
   3、GH738表面處理工藝： 該合金用做渦輪葉片和渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)，為了提高疲勞性能，進(jìn)行氬氣保護(hù)消除應(yīng)力退火，以及噴丸處理。為提高渦輪葉片耐燃?xì)飧g及熱疲勞性能，可進(jìn)行擴(kuò)散滲鋁處理。
七、GH4738加工處理和焊接性能:
合金焊接較為困難，可采用氬弧焊焊接。一般在固溶狀態(tài)下焊接并采用同種合金作為焊絲。熱處理后的焊縫高溫強(qiáng)度比母材熱處理后的強(qiáng)度稍低，因此焊縫不應(yīng)處于高應(yīng)力部位。焊后的部件需再此進(jìn)行固溶處理。
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