詳細說明
GH684是Ni-Cr-Co是沉淀硬化型變形高溫合金,使用溫度在815℃以下。合金加入鈷、鉻和鉬元素進行固溶強化,加入鋁、鈦元素形成γ’相,加入硼、鋯元素凈化和強化晶界。合金在760℃~870℃具有較高的屈服強度和抗疲勞性能;在870℃以下的燃氣渦輪氣氛中具有較高的抗氧化性能和抗腐蝕性能;適用于制作渦輪盤,工作葉片、高溫緊固件、火焰筒、軸和渦輪機匣等零件。卓伊實業主要產品有冷軋帶和熱軋板材、管材、帶材、絲材、鍛件和螺栓緊固件等。
GH684高溫合金以用于制作航空發動機的渦輪盤、葉片和密封環件等,以及煙氣渦輪機葉片、渦輪盤和大型螺栓等。該合金在國外廣泛應用余航空、航天、石油、化工及發電等設備領域,如氣壓機葉片、渦輪盤、閥體環形件和軸類等傳動件。
GH684高溫合金在噴氣發動機或相似的工作條件下所遇到的各種氣氛中,都具有較好的抗氧化和耐蝕性能,連續工作的抗氧化溫度可達1040℃,間斷工作可達870℃,合金對鹽霧腐蝕抗力也比較好,尤以固溶處理狀態的為最優,棒材經1080℃×4h/AC﹢穩定化﹢時效處理后,在650℃、750℃和815℃的缺口持久實驗表明該合金無缺口敏感性。合金經650℃和730℃長期時效至3000h后無新相析出,組織穩定。
摘自GB/T 14992,雜質元素分析有區別的摘自Q/5B 4017、遼新6-0044、遼新6-0045、QJ/DT 01.63056、QJ/DT 01.63099,見表
GH4738高溫合金化學成分
元素 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | B | Zr | Mn | Si | P | S | Cu | Pb① | As① | Sn① | Sb① | Bi | Se |
Min | 0.03 | 18.0 | 12.0 | 3.50 | 1.20 | 2.75 | 0.003 | 0.020 | |||||||||||||
Max | 0.10 | 21.0 | 余 | 15.0 | 5.00 | 1.60 | 3.25 | 2.00 | 0.010 | 0.080 | 0.10 | 0.15 | 0.015 | 0.015 | 0.100 | 0.0005 | 0.0025 | 0.012 | 0.0025 | 0.00003 | 0.00003 |
Q/5B 4017、遼新6-0044、遼新6-0045、QJ/DT 01.63056、QJ/DT 01.63080和QJ/DT 01.63099要求檢驗的雜質元素范圍,具體元素和質量分數指標見標準原件。 |
摘自HB/Z 140、 Q/5B 4017、遼新6-0044、遼新6-0045、QJ/DT 01.63056、QJ/DT 01.63080、QJ/DT 01.63099。
各品種的完全熱處理包括:固溶處理+穩定化處理+時效處理。其中:
固溶處理,各品種分別為:
A 冷拉棒材,(1040~1080)℃±10℃×(1~4)h/AC或更快冷卻;
B 熱軋棒材,1080℃±10℃×4h/AC或更快冷卻;
C 冷拉絲材,(996~1038) ℃±10℃×4h/AC或風冷;
D 冷軋板材、帶材,退火處理(供應狀態):±10℃/AC或更快冷卻,保溫≤30min;帶材固溶處理在保護氣氛中進行,995℃±15℃×2h±0.25 h/AC或更快冷卻;
E 鍛制棒材、盤鍛件、環形件,(1000~1040)℃±10℃×4h/AC或更快冷卻。
穩定化處理: 845℃±8℃×2h±0.25 h/AC。
時效處理:760℃±8℃×15h±1 h/AC。
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高溫合金強度提供的幾種途徑與方法:
固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變,加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素(如鈷)和加入能減緩基體元素擴散速率的元素(鎢、鉬等),以強化基體。
沉淀強化
通過時效處理,從過飽和固溶體中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以強化合金。γ‘相與基體相同,均為面心立方結構,點陣常數與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯運動,而產生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應可通過以下途徑得到加強:
①增加γ‘相的數量;
②使γ’相與基體有適宜的錯配度,以獲得共格畸變的強化效應;
③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯切割的能力;
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結構,其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃,強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相,而用碳化物強化。
晶界強化
在高溫下,合金的晶界是薄弱環節,加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界,硼、鋯原子能填充晶界空位,降低蠕變過程中晶界擴散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外,鑄造合金中加適量的鉿,也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界,提高塑性和強度。
氧化物彌散強化
通過粉末冶金方法,在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物,呈彌散分布狀態,從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。
固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變,加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素(如鈷)和加入能減緩基體元素擴散速率的元素(鎢、鉬等),以強化基體。
沉淀強化
通過時效處理,從過飽和固溶體中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以強化合金。γ‘相與基體相同,均為面心立方結構,點陣常數與基體相近,并與晶體共格,因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出,阻礙位錯運動,而產生顯著的強化作用。γ’相是A3B型金屬間化合物,A代表鎳、鈷,B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢,而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ‘相為Ni3(Al,Ti)。γ’相的強化效應可通過以下途徑得到加強:
①增加γ‘相的數量;
②使γ’相與基體有適宜的錯配度,以獲得共格畸變的強化效應;
③加入鈮、鉭等元素增大γ’相的反相疇界能,以提高其抵抗位錯切割的能力;
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ‘相的強度。γ"相為體心四方結構,其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變,使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃,強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相,而用碳化物強化。
晶界強化
在高溫下,合金的晶界是薄弱環節,加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能凈化晶界,硼、鋯原子能填充晶界空位,降低蠕變過程中晶界擴散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外,鑄造合金中加適量的鉿,也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界,提高塑性和強度。
氧化物彌散強化
通過粉末冶金方法,在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物,呈彌散分布狀態,從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。