GH4169、GH169
GH4169
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一、GH4169介紹:
GH4169是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,長期使用溫度范圍-253~650℃,短期使用溫度在800℃,在650℃以下時具有高強度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐氧化耐腐蝕性。以及良好的加工性能和焊接性能和長期組織穩(wěn)定性。
二、GH4169應(yīng)用和特性:
GH4169合金已用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等,制作石油化工中應(yīng)用的多種零件,可批量生產(chǎn)且使用性況良好。合金在真空自耗重熔時可采用氦氣冷卻工藝,可有效減輕鈮元素偏析,采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件,可降低成本和周期,采用超塑成形可擴大生產(chǎn)范圍。 適用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等,主要有棒、板、管、帶、絲、等。
三、GH4169相近牌號:
高溫新名稱 | 高溫舊名稱 | 耐蝕新名稱 | 耐蝕舊名稱 | 國標牌號 |
GH4169 | GH169 | |||
日本JIS | 美標ASTM | 美 標UNS、SAE | 德標DIN | 歐洲EN |
inconel 718 | N07718 | 2.4668 |
碳C | 鉻Cr | 鎳Ni | 鎂Mg | 鉬Mo | 鐵Fe |
≤0.08 | 17.0~21.0 | 50~55 | ≤0.01 | 2.8~3.30 | 余量 |
鈮Nb | 硼B(yǎng) | 硫S | 錳Mn | 硅Si | 磷P |
4.75~5.50 | ≤0.006 | ≤0.015 | ≤0.35 | ≤0.35 | ≤0.015 |
銅Cu | 鈦Ti: | 鋁Al | 釩 V | 鎢W | 鈷Co |
≤0.30 | 0.65~1.15 | 0.20~0.8 | ≤ | ~ | ≤1.00 |
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δ相形貌、分布和數(shù)量,從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類:
(1)、(1010~1065)℃±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)此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內(nèi)均無δ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。
(2)、(950~980)℃±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δ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。
(3)、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δ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。
6、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。
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。
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、緊固件、彈性元件、燃氣導(dǎo)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(inconel718,N07718)高溫合金物理及化學(xué)性能:
1、GH4169 熱性能:
(1)、GH4169 熔化溫度范圍 1260~1320℃。
(2)、GH4169 熱導(dǎo)率:見表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 |
(4)、 GH4169線膨脹系數(shù) 見表2-3;
2、GH4169密度:ρ=8.24g/cm3。
3、GH4169電性能:見表2-2
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 |
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 |
5、GH4169化學(xué)性能:
6、GH4169抗氧化性能:在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表 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 |
品種 | 熱處理 | 溫度0/°C |
拉伸強度Σb\MPa ≥ |
延伸率A/% ≥ |
斷面收縮Z/%≥ |
熱扎棒 | 標準熱處理 | 20 | ≥1270 | ≥12 | ≥15 |
650 | ≥1000 | ≥12 | ≥18 | ||
冷扎板 | 標準熱處理 | 20 | ≤895 | ≥40 |
三、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金性能要求:
1、因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成份都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度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快,易形成富鈮的黑斑;熔速慢,會形成貧鈮的白斑;電極棒表面質(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋,均易導(dǎo)致白斑的形成,所以,提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重,至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間,根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析成都直接相關(guān)。目前生產(chǎn)中采用的1160℃,20h+1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,因此建議采用以下工藝:
(1)、1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h;
(2)、1160℃,24h+1200℃,70h。
2、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求,結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件時,中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定,一般情況下,鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個類鍛件的鍛造溫度和變形程度見表3-1
表3-1
鍛件類別 | 第一次鍛造 | 第一次鍛造 | 第二次鍛造 | 第二次鍛造 | 晶粒度/級 | 晶粒度/級 |
加熱溫度/℃ | 變形量/% | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 基本晶粒 | 個別大晶粒 | |
普通 | 1065~1090 | --- | 1040~1065 | --- | 4~6 | 允許 |
高強 | 1040~1065 | --- | 1010~1040 | 30~50 | 8 | ≥2 |
直接時效 | 995~1025 | >50 | 970~995 | >50 | 10 | ≥2 |
1、預(yù)熱:工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理,保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬,GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%,城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3,石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐最好要具有較精確的控溫能力,爐氣必須為中性或弱堿性,應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。
2、熱加工:GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式,熱加工后應(yīng)及時退火以保證得到最佳的性能。熱加工時材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限,為了保證加工時的塑性,變形量達到20%時的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。
3、冷加工:冷加工應(yīng)在固溶處理后進行,GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼,因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整,并且在冷加工過程中應(yīng)有中間退火過程。
4、熱加工:
(1)、熱處理:
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ”相的擴散速率較低,所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得最佳的機械性能。
(2)、打磨:
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除,需要用細砂帶打磨,在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前,也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預(yù)處理。
(3)、機加工:
GH4169的機加工需在固溶處理后進行,要考慮到材料的加工硬化性,與奧氏體不銹鋼不同的是, GH4169適合采用低表面切削速度。
GH4169焊接性能:
合金具有滿意焊接性能,可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方式進行焊接。對直接時效的零部件,可在鍛造狀態(tài)進行慣性摩擦焊,焊后在進行直接時效處理,可獲得持久強度很高的接頭。(4)、焊接:
沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接,無焊后開裂傾向。適焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優(yōu)點。GH4169適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前,材料表面要潔凈、無油污、無粉筆記號等,焊縫周圍25mm 范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。
5、推薦使用的焊接材料: 焊條:ENiCrFe-3,焊絲:ERNiCr-
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