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高溫合金

GH80A、 Nimonic80A

GH4080A
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一、GH4080A介紹：
GH4080A是Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用在800攝氏度以下。合金加入鋁、鈦元素形成沉淀強(qiáng)化相。合金在650-850攝氏度范圍有良好的抗蠕變性能和抗 氧化性能。合金的冷熱加工性能良好。
二、GH4080A應(yīng)用和特性：
GH4080A適合用于發(fā)動機(jī)的 轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇型件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零部件。
三、GH4080A相近牌號：

高溫新名稱 高溫舊名稱 耐蝕新名稱 耐蝕舊名稱 國標(biāo)牌號
GH4080A GH80A      
日本JIS 美標(biāo)ASTM 美 標(biāo)UNS、SAE 德標(biāo)DIN 歐洲EN
        Nimonic80A
四、GH4080A化學(xué)成分：
碳C 硅Si 錳Mn 磷P 硫 S 鉻Cr
0.04-0.10 ≤0.8 ≤0.4 ≤0.02 ≤0.015 18-21
鎳Ni 鉬Mo 鈷Co 銅Cu 鐵Fe 鈮Nb
余 - ≤2.0 ≤0.2 ≤1.5 -
硼B(yǎng) 鈦Ti 鋁Al 釩 V 鎢W 鈰Ce
≤0.008 1.8-2.7 1-1.8 - - ≤0.01
注：B按計(jì)算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
   5、GH80A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(jìn)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)＋750℃±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(jìn)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
冷拉棒材 1080℃±10℃,保溫時間按表1-4規(guī)定，水冷或空冷。
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
6、GH80A品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)：供應(yīng)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。冷拉棒材供應(yīng)直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。供應(yīng)外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應(yīng)厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm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)熱處理供應(yīng)，其表面應(yīng)全部磨光或車光。機(jī)加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)。鐓鍛用冷拉棒材以冷拉并磨光狀態(tài)供應(yīng)，機(jī)加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應(yīng)（對鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng)，其表面粗糙度應(yīng)不小于3.2μm）。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應(yīng)。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應(yīng)。
   7、GH80A熔煉與鑄造工藝：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)熔煉加真空電弧重熔，或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。
   8、GH80A應(yīng)用概況與特殊要求：該合金主要用作發(fā)動機(jī)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。
二、GH80A物理及化學(xué)性能：   
   1、GH80A熱性能：      
   (1)、GH80A熔化溫度范圍：熔點(diǎn)1405℃[1]。
   (2)、GH80A熱導(dǎo)率：見表2-1。
   表2-1[1]
θ/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900
λ/(W/(m·℃)) 12.11 13.83 15.48 16.75 18.39 20.93 23.48 25.57 27.66
(3)、GH80A線膨脹系數(shù)：見表2-2。
   2、GH80A密度：ρ=8.15g/cm3[2]。
   表2-2[2]
θ/℃ 16～100 16～200 16～300 16～400 16～500 16～600 16～700
α/10-6℃-1 12.18 12.86 13.69 14.08 14.50 14.94 15.36
3、GH80A電性能：室溫ρ=1.23×10-6Ω.m[1]。
   4、GH80A磁性能：無磁性。
   5、GH80A化學(xué)性能：GH80A抗氧化性能：在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h的氧化速率見表2-3。
   表2-3[3]
θ/℃ 700 750 800
氧化速率/(g/(m2·h)) 0.037 0.041 0.047
三、GH80A力學(xué)性能：
GH80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。
   表3-1
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 試樣串聯(lián)對數(shù) 持久性能
θ/℃ σ/MPa 斷裂時間/h
單個值 平均值 范圍值(Rmax)=(F)·()
WS9-7009-1996 3 750 340 ≥23 ≥32 ≤0.6×實(shí)際平均值
四、GH80A組織結(jié)構(gòu)：
   1、GH80A相變溫度：   
   2、GH80A時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線：
   3、GH80A合金組織結(jié)構(gòu)： 葉片毛坯按不同熱處理規(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M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750～1000℃析出，也能獨(dú)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。
   1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷處理：合金在固溶組織的基礎(chǔ)上經(jīng)700℃±5℃,16h時效，晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6，晶內(nèi)的γ′相也長大成球形質(zhì)點(diǎn)[4]。
   五、GH80A工藝性能與要求：
   1、GH80A成形性能：
   (1)、GH80A鍛造：合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120～1150℃，開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。
   (2)、GH80A熱軋板：軋制加熱溫度1120～1150℃，停軋溫度不低于930℃[2]。
   (3)、GH80A渦輪葉片的鍛造：渦輪葉片用毛坯應(yīng)按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤滑劑，待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱，裝爐溫度800℃±20℃，保溫60min，加熱溫度1090℃±10℃，保溫35min，開鍛溫度1090℃，停鍛溫度950℃，在臥鍛機(jī)上頂鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應(yīng)進(jìn)行固溶處理，加熱溫度1130℃±10℃，保溫60min，空冷。吹砂后，再按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤滑劑，烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進(jìn)行裝爐、加熱、保溫，并在曲柄壓力機(jī)上進(jìn)行終鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。
   2、GH80A焊接性能：合金可以進(jìn)行自動對接氬弧焊和縫焊。
   (1)、GH80A不加焊絲的自動鎢極氬弧焊（對接）規(guī)范：見表5-1。
   表5-1[2]
厚度/mm 焊前狀態(tài) 電流/A 電壓/V 焊速/(m/min) 墊板 氣體流量/(L/min) 背面氣體流量/(L/min) 鎢極直徑/mm 焊嘴直徑/mm
槽寬 槽深
1.2 軟態(tài) 55 10～12 0.21 4.57 1.5 10～15 5～6 2～4 10～14
注：焊前用砂布打磨試樣并用丙酮清洗，厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲，一次焊接成形。
   (2)、GH80A焊縫規(guī)范：見表5-2。
   表5-2[2]
厚度/mm 焊前狀態(tài) 滾盤寬/mm 功率級 電壓/V 脈沖格 休止格 熱量格 焊接速度/(m/min) 電極壓力/N
上 下
1.2 軟態(tài) 5.5 6.5 3 390 15 15 5～8 0.15 8728
(3)、GH80A焊接接頭的力學(xué)性能：見表5-3。
   表5-3[2]
焊接方法 接頭方式 厚度/mm 焊前狀態(tài) 焊后狀態(tài) 接頭強(qiáng)度 強(qiáng)度系數(shù)/%
θ/℃ σb/MPa
自動氬弧焊 對接 1.2 軟態(tài) 1080℃±10℃,8h,空冷＋750℃±5℃,4h,空冷 20 1138～1236 100
縫焊 搭接 1.2 軟態(tài) 20 950～1080 85
注：本表數(shù)據(jù)時兩批板材，每批2個試樣的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。
   3、GH80A零件熱處理工藝：零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進(jìn)行。對于板材、帶材的沖壓成形件，在每成形一次后需進(jìn)行中間真空退火，1060℃±10℃,10min,氬氣風(fēng)扇冷卻，零件的最終熱處理是在真空爐中進(jìn)行時效處理，750℃±10℃,4h,氬氣風(fēng)扇冷卻。對于葉片在固溶后（時效前）制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應(yīng)按規(guī)定的要求進(jìn)行氬氣或氫氣保護(hù)表面退火，退火溫度1070～1090℃。
   4、GH80A表面處理工藝：
   5、GH80A切削加工與磨削性能：GH80A具有良好的機(jī)加工性能，完全熱處理狀態(tài)具有好的機(jī)加工性能。
六、GH4080A物理性能：
密度g/cm³ 磁性 熱導(dǎo)率/w/(m.k)
100-900℃		 電阻率
℃)/（Ω.mm2/m)
20℃		 比熱容
℃)/kg/(kg.k)℃
25-900℃		 線脹系數(shù)
/(10-6/k)
25~800℃
8.15 無 12.11-27.66 1.34 - 16.2
溫度0/℃ 20 600 700    
彈性模量E/GPa 222 189 179    

七、GH4080A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 標(biāo)準(zhǔn)熱處理   1000 20  
七、GH4080A加工處理和焊接性能:
合金可以進(jìn)行自動對接氬弧焊和縫焊，合金完全熱處理形態(tài)具有好的機(jī)加工性能。
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