GH738鎳基變形高溫合金
材料牌號(hào)：GH738(GH4738)
美國牌號(hào)：Waspaloy
法國牌號(hào)：NC20K14
一、GH738概述
    GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金，具有良好的耐燃?xì)飧�蝕能力、較高的屈服強(qiáng)度和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩(wěn)定。廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使用溫度不高于815℃。卓伊實(shí)業(yè)可以生產(chǎn)冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。
1.1 GH738材料牌號(hào)  GH738
1.2 GH738相近牌號(hào)  Waspaloy(美國)，NC20K14(法國)
1.3 GH738材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 GH738化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1%

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%。    
1.5 GH738熱處理制度 1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。
1.6 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。
1.7 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。
1.8 GH738應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國外廣泛用于航空發(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，在國內(nèi)較少采用。
二、GH738物理及化學(xué)性能
2.1 GH738熱性能
2.1.1 GH738熔化溫度范圍 1330～1360℃。
2.1.2 GH738熱導(dǎo)率 見表2-1。
表2-1

2.1.3 GH738比熱容 見表2-2。
表2-2

2.1.4 GH738線膨脹系數(shù) 見表2-3。
表2-3

2.2 GH738密度  ρ=8.22g/cm³。
2.3 GH738電性能 
2.4 GH738磁性能  合金無磁性。 
2.5 GH738化學(xué)性能
2.5.1 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。 
2.5.2 GH738耐腐蝕性能 合金抗鹽霧腐蝕能力良好。
表2-4

三、GH738力學(xué)性能
3.1 GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
表3-1

三、GH738組織結(jié)構(gòu)
4.1 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℃。    
4.2 GH738時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 
4.3 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，還有γ′相，其化學(xué)式為(Ni0.883Fe0.03Cr0.048Co0.039)3.28(Al0.38Ti0.62Mo痕跡)，該相總量占合金重量的20%。此外，還有M23C6型碳化物，其化學(xué)式近似為(Cr0.746Mo0.094Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外，還有少量的Ti(CN)和TiN等相。
該合金經(jīng)650℃和730℃長期時(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
    5.1 GH738成型性能
5.1.1 GH738合金塑性圖見圖5-1。
5.1.2 GH738合金的再結(jié)晶圖見圖5-2。
    5.1.3 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。 
    5.3 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。
    5.4 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�蝕及熱疲勞性能，可進(jìn)行擴(kuò)散滲鋁處理。
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卓伊實(shí)業(yè)高溫合金制造工藝

　　不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時(shí)，元素?zé)龘p不易控制，氣體和夾雜物進(jìn)入較多，所以應(yīng)采用真空冶煉。為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態(tài)和鑄錠的結(jié)晶組織，可采用冶煉和二次重熔相結(jié)合的雙聯(lián)工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。固溶強(qiáng)化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小于4.5%）的合金錠可采用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要采用擠壓或軋制開坯，然后熱軋成材，有些產(chǎn)品需進(jìn)一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機(jī)或快鍛液壓機(jī)鍛造。
　　合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛采用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導(dǎo)向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直于應(yīng)力軸的晶界和減少或消除疏松，近年來又發(fā)展出定向結(jié)晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個(gè)結(jié)晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實(shí)現(xiàn)定向結(jié)晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立并保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的制造工藝。
　　粉末冶金工藝，主要用以生產(chǎn)沉淀強(qiáng)化型和氧化物彌散強(qiáng)化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性。
　　綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關(guān)系，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經(jīng)過熱處理。沉淀強(qiáng)化型合金通常經(jīng)過固溶處理和時(shí)效處理。固溶強(qiáng)化型合金只經(jīng)過固溶處理。有些合金在時(shí)效處理前還要經(jīng)過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以便在時(shí)效處理時(shí)使γ、碳化物（鈷基合金）等強(qiáng)化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。
　　固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛應(yīng)用的合金，在時(shí)效處理前多經(jīng)過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態(tài)，與此同時(shí)有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時(shí)效處理時(shí)析出的細(xì)小γ相形成合理搭配。時(shí)效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強(qiáng)度，時(shí)效處理溫度一般為700～1000℃。