GH1140高溫合金
GH1140
概述
GH1140 是一種固溶強化的鐵鎳基高溫合金，除含大量鉻外，并用少量鎢、鉬、鋁和鈦等元素復合強化固溶體。合金具有中等的熱強性、高的塑性、良好的熱疲勞、組織穩定性和焊接工藝性能。適宜于制造工作溫度850℃以下的航空發動機和燃氣輪機燃燒室的板材結構件和其他高溫部件。可以供應板、棒、管、絲、帶材及鍛件等各種變形產品。
1.1、材料牌號
GH1140（GH140，CR-2）
1.2、相近牌號
1.3、材料的技術標準
GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規范》
GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規范》
GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規范》
GJB 3020-1997《航空用高溫合金環坯規范》
GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規范》
GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規范》
GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規范》
GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規范》
GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》
1.4、化學成分
表1-1
|
C |
Cr |
Ni |
W |
Mo |
Al |
Ti |
Fe |
|
0.06～0.12 |
20.0～23.0 |
35.0～40.0 |
1.40～1.80 |
2.00～2.50 |
0.20～0.60 |
0.70～1.20 |
余量 |
|
Ce |
Mn |
Si |
P |
S |
|
≤0.05 |
≤0.70 |
≤0.80 |
≤0.025 |
≤0.015 |
注：用電弧爐熔煉時ω(Al+Ti)就不大于1.55%，采用電弧爐+電渣熔煉時ω(Al+Ti)就不大于1.75%。
1.5、熱處理制度
固溶處理：熱軋板、冷軋薄板和帶材1050～1090℃，空冷；絲材和管材1050～1080℃，空冷或水冷；棒材和環坯1080℃±10℃，空冷。
1.6、品種規格與供應狀態
可供應各種規格的熱軋板、冷軋板、帶材、棒材、絲材、管材、鍛件和環形件。板、管、絲、帶經固溶處理和酸洗后供應。棒材和環形件于熱軋或鍛造狀態供應。鍛件于鍛造狀態或經固溶處理后供應。
1.7、熔煉與鑄造工藝
電弧爐熔煉或電弧爐+電渣重熔。
1.8、應用概況與特殊要求
已用于制造多種航空發動機的燃燒室火焰筒、加力擴散器、整流支板、穩定器、輸油圈、加力可調噴口殼體、管接頭、襯套以及飛機機尾罩蒙皮等零部件，投入成批生產使用。在550～800℃溫度范圍內長期使用后稍有硬化現象，使室溫塑性下降。在1000℃以上的高溫抗氧化性比同類用途的鎳基合金稍差。
物理及化學性能
2.1、熱性能
2.2、密度
ρ=8.09g/cm3
2.3、電性能
室溫電阻率ρ=1.07*10-6Ω.m
2.4、磁性能
合金無磁性。
2.5、化學性能
2.5.1、抗氧化性能
2.5.1.1、合金在空氣介質中試驗100h的氧化速率見表2-1。
|
θ/℃ |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
|
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.014 |
0.028 |
0.139 |
0.270 |
0.523 |
2.5.1.2、合金在700℃以上長期工作時產生沿晶界氧化。在700℃～1200℃暴露100h后的**晶界氧化深度。在700～900℃長期暴露1000h內的**晶界氧化深度。
2.5.1.3、該合金制造的火焰筒在高于900℃長期工作時，可能產生氧化剝落；氧化剝落的速度為0.016mm/100h。火焰筒中間段，長期工作后的氧化剝落深度
表2-2
|
合金 |
氧化剝落深度/mm |
氧化剝落深度/mm |
|
200h |
800h |
|
|
GH1140 |
0.032 |
0.127 |
|
GH3039 |
|
0.115 |
2.5.1.4、合金在高溫下長期工作時可采用65、66-4、W-2和W69-1琺瑯涂層進行有效的保護，也可采用固體滲鋁和真空噴鍍鋁涂層。合金基體和采用涂層后的抗氧化性對比見表2-3。
|
材料牌號 |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h沿晶氧化深度/μm |
100h沿晶氧化深度/μm |
|
900℃ |
1000℃ |
900℃ |
1000℃ |
|
|
GH1140 |
0.162 |
0.236 |
10～20 |
26～30 |
|
GH1140+65涂層 |
0.055 |
0.081 |
11～15 |
30 |
|
GH1140+66-4涂層 |
0.047 |
0.071 |
11～15 |
30 |
|
材料牌號 |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h沿晶氧化深度/μm |
100h沿晶氧化深度/μm |
|
900℃ |
1000℃ |
900℃ |
1000℃ |
|
|
GH1140+W2涂層 |
--- |
0.076 |
--- |
--- |
|
GH1140+固體滲鋁 |
--- |
0.030 |
--- |
--- |
|
GH1140+真空噴鍍鋁 |
--- |
0.027 |
--- |
--- |
2.5.2、耐腐蝕性能 國產航空煤油無論有無CS2添加劑，對GH1140合金均無腐蝕作用，而對鎳基合金，必須有添加劑才能防止腐蝕。若用國外航空煤油，有時也發現在嚴重的坑關腐蝕。
工藝性能與要求
3.1、熱成型工藝
3.1.1、鍛造時裝爐溫度≤700℃，加熱溫度1160℃±20℃，終端溫度不900℃。
3.1.2、板坯熱軋加熱溫度 1160℃±20℃，軋制溫度1180~950℃，進**一個孔型時溫度**控制在950~1000℃范圍內。
3.1.3、熱軋板荒軋加熱溫度1120℃，荒軋溫度1120~850℃，熱軋板一火軋成，總變形量要大于50%。
3.1.4、冷軋板軋壓下量為30%~40%，成品板平整變形量不得大于3%。
3.2 、冷成型性能
3.2.1、板材的狀態具有良好的塑性，成形工序在室溫下進行。當以多次成形工藝制造零件時，每次冷成型后均進行中間，熱處理。成型前零件表面涂以硝基清漆。
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