GH80A高溫合金
概述
GH80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成r相彌散強化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的搞蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷熱加工性能良好，主要供應熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環形件等，用于制造發動機轉子葉片、導向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。[1]
1.1 材料牌號
GH80A
1.2 相近牌號
Nimonic80A(英國)
1.3 材料的技術標準
WS9-7009-1996《GH80A合金渦輪葉片用熱軋棒材》
WS9-7011-1996《GH80A合金熱軋、鍛制及冷拉棒材》
WS9-7012環件-1996《GH80A合金軋抽環形件》
WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》
1.4 化學成分
表1-1
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C |
Cr |
Ni |
Al |
Ti |
|
0.04～0.10 |
18.0～21.0 |
余 |
1.00～1.80 |
1.8～2.7 |
|
Co |
Fe |
B |
Mn |
Si |
P |
S |
Ag |
Bi |
Cu |
Pb |
|
≤2.0 |
≤1.5 |
≤0.008 |
≤0.40 |
≤0.80 |
≤0.020 |
≤0.015 |
≤0.0005 |
≤0.0001 |
≤0.20 |
≤0.002 |
1.5 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的規定進行。軋制環件：（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：供應狀態+700℃±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進行 ①1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規定，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規定，空冷+1080℃±10℃。 保溫30min，水冷 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷 |
|
冷拉棒材 |
1080℃±10℃,保溫時間按表1-4規定，水冷或空冷。 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，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 |
1.6 品種規格
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。
冷拉棒材直徑8～45mm圓棒及內切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。
外徑1000mm、內徑900mm、、高度130mm的軋制形件。
厚度不大于9.5的熱軋板材、厚度不大于4.0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熱處理，其表面應全部磨光或車光。
機加工用熱軋棒材以固溶處理并除氧化皮狀態。
鐓鍛用冷拉棒材以冷拉磨光狀態，機加工用冷拉棒材以冷拉經固溶處理并除氧化皮狀態，熱加工用棒材以制造狀態并除氧化皮（對鍛造廠用棒材應車光后供應，其表面粗糙度不小于3.2）。
軋制環形件以固溶處理和粗加工狀態。
熱軋板材、冷軋板材和帶材經軟化處理、堿酸洗、切邊和平整左矯直。
1.7 熔煉和鑄造工藝
葉片用棒材和板材采用真空感應熔煉加電渣重熔工藝。軋制環形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應熔煉加電渣重熔，或真空感應加真空電弧重熔，或真空感應熔煉加電渣重熔工藝。
1.8 應用概況與特殊要求
該合金主要用作發動機轉子葉片、導向葉片支座、扇形件安裝環、螺栓、葉片鎖板等零件。
物理及化學性能
2.1 熱性能
2.1.1 熔化溫度范圍 熔點1405℃
2.1.2 熱導率 見表2-1。
表2-1
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m·C）） |
12.11 |
13.83 |
15.48 |
16.75 |
18.39 |
20.93 |
24.48 |
25.57 |
27.66 |
2.1.3、GH80A線膨脹系數 見表2-2表2-2
|
θ/℃ |
16～100 |
16～200 |
16～300 |
16～400 |
16～500 |
16～600 |
16～700 |
|
α/10-6C-1 |
12.18 |
12.86 |
13.69 |
14.08 |
14.50 |
14.94 |
15.36 |
2.2、密度
ρ=8.15g/cm3
2.3、電性能
室溫ρ=1.23×10-6Ω.m。
2.4、磁性能
無磁性
2.5、化學性能
抗氧化性能 在空氣介質中試驗100h的氧化速率
表2-3。
|
試驗時間/h |
700 |
750 |
800 |
|
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.037 |
0.041 |
0.047 |
3、組織結構
4.1、變相溫度
4.2、時間-溫度-組織轉變曲線
4.3、合金組織結構 葉片毛坯按不同的熱處理規范處理的組織特征：1080℃±10℃，8h，空冷處理；在1080℃時基體中的γ相和一些M7C3及M23C5型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3及M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，餅子較低溫度下轉變為M23C6，M23C6在750~1000℃析出，也能獨立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃，8h，空冷處理后，晶界上呈現出不連續狀態的M7C3和M23C6，晶內有γ相和MC。
5、工藝性能與要求
5.1、成形性能
5.1.1、鍛造 合金具有良好的鍛造性能，鋼錠加熱溫度在1120~1150℃，開鍛溫度不1000℃。停鍛溫度不950℃。
5.1.2、熱軋板 軋制加熱溫度1120~1150℃，停軋溫度不930℃。
5.2、焊接性能 合金可以進行自動對接氬弧焊和縫焊。
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