高溫合金GH/NS
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描述：GH6159是Co-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在600°C以下。合金加入鎳、鉻和鉬元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化、加入鋁、鈦元素形成彌散γ′沉淀強(qiáng)化相，同時通過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生網(wǎng)狀ε相阻止位錯長程運(yùn)動而使合金強(qiáng)化。合金的形變硬化率高，在室溫和高溫具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性以及高的抗應(yīng)力腐蝕能力。該合金是目前600°C以下長期使用的強(qiáng)度、抗剪切能力最高，綜合性能最好的發(fā)動機(jī)緊固件用高溫合金。供應(yīng)的
規(guī)格：板，棒，帶，線，管，可定制
GH6159高溫合金
1合金介紹(鋁鈦元素偏高，如需要定購請與13472787990聯(lián)系。)
1.1概述
GH6159是Co-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在600°C以下。合金加入鎳、鉻和鉬元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化、加入鋁、鈦元素形成彌散γ′沉淀強(qiáng)化相，同時通過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生網(wǎng)狀ε相阻止位錯長程運(yùn)動而使合金強(qiáng)化。合金的形變硬化率高，在室溫和高溫具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性以及高的抗應(yīng)力腐蝕能力。該合金是目前600°C以下長期使用的強(qiáng)度、抗剪切能力最高，綜合性能最好的發(fā)動機(jī)緊固件用高溫合金。供應(yīng)的主要品種為深冷拔棒材。
1.2應(yīng)用概況及特性
合金已用于制造先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)的封嚴(yán)盤和渦輪盤、高壓壓氣機(jī)軸和高壓渦輪軸連接的高承力螺栓，火箭發(fā)動機(jī)高承力螺栓，以及應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋環(huán)境）服役的超高強(qiáng)度螺栓等。
該合金在冶金生產(chǎn)時應(yīng)嚴(yán)格控制冷拔變形得的道次變形量與其他工藝參數(shù)。變形量小會使強(qiáng)度不足；變形量太大.強(qiáng)度升高，但塑性降低。合金具有極好的抗縫隙腐蝕、抗應(yīng)力腐蝕開裂以及抗氫脆能力。
1.3材料牌號
GH6159（GH159）。
1.4相近牌號
MP159（美）。
1.5材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號
C3S284高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材
Q/6S992高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材
協(xié)上五高28高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材
AMS5841B真空感應(yīng)+真空自耗重熔，固溶熱處理態(tài)
19Cr-36Co-25Ni-7.0Mo-0.5Nb-2.9Ti-0.2A1-9.0Fe耐蝕耐熱合金棒材
AMS5842B真空感應(yīng)+真空自耗重熔，固溶處理與冷變形強(qiáng)化
19Cr-36Co-25Ni-7.0Mo-0.5Nb-2.9Ti-0.2A1-9.0Fe耐蝕耐熱合金棒材
1.6熔煉工藝
釆用真空感應(yīng)爐+真空自耗重熔，或真空感應(yīng)爐+電渣重熔+真空自耗重熔熔煉工藝。
1.7化學(xué)成分
摘自GB/T14992,見表1-1。
表1-1
元素 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | ≤0.04 | 18.00?20.00 | 余 | 34.00?38.00 | 6.00?8.00 | 0.10? 0.30 | 2.50?3.25 |
元素 | Fe | Nb | B | Mn | Si | P | S |
質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% | 8.00?10.00 | 0.25?0.75 | ≤0.030 | ≤0.20 | ≤0.20 | ≤0.020 | ≤0.010 |
熱處理制度
摘自C3S284、Q/6S992、AMS5841B和AMS5842B,熱軋棒和冷拔棒的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度為:
a）熱軋棒固溶處理：（1040-1050）°C±15°C*（4~8）h/WQ；
b）冷拔棒完全處理包括：固溶±冷拔±時效：
固溶熱處理：（1040-1050）°C±15°C* （4~8）h/WQ；
冷拔變形量：48%±1%；
時效熱處理：（650?675）°C±15°C* （4?4.5）h/AC。
品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自C3S284、Q/6S992和AMS5841B。
1.9.1主要規(guī)格
D5mm?25mm冷拉棒材。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
冷拉棒材以冷拔狀態(tài)供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能
2.1熔化溫度范圍
2.2相變點
2.3熱導(dǎo)率（表2-1）
表2-1E
θ/°C | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | ||
λ/[W/(m? °C)] | 冷拔棒 | 固溶±冷拔態(tài) | 11.3 | 14.1 | 15.6 | 17.4 | 19.1 | 21.0 | 23.0 | 24.6 |
完全處理 | 11.0 | 13.8 | 15.3 | 17.1 | 18.6 | 20.5 | 21.0 | - | ||
2.4電阻率（表2-2）
表2-2
θ/°C | 25 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
冷拔棒 | 固溶±冷拔態(tài) | 103.3 | 105.9 | 108.6 | 111.8 | 115.1 | 120.1 | 123.6 |
完全處理 | 109.6 | 110.2 | 113.5 | 116.2 | 118.1 | 121.0 | 123.1 | |
取樣 | θ/°C | 取樣 | θ/°C | ||
冷拔棒 | 25?100 | 14.3 | 冷拔棒 | 25?500 | 14.9 |
25?200 | 14.2 | 25?600 | 15.1 | ||
25?300 | 14.2 | 25?700 | 16.0 | ||
25?400 | 14.6 | 25?800 | 18.2 |
2.5熱擴(kuò)散率
2.6比熱容
2.7線膨脹系數(shù)（表2-3）
2.8密度：8.33
2.9磁性能
合金在25°C時，磁導(dǎo)率為1.00265
2.10彈性性能（表2-4）
2.11化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
2.11.2耐腐蝕性能
合金具有極好的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂能力。在典型的氯化鐵實驗中無縫隙腐蝕和點蝕。在擦鹽試驗中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂能力。
表2-4
取樣 | θ/°C | Eb/GPa | G/GPa | μ | |||
固溶 | 完全處理 | 固溶 | 完全處理 | 固溶 | 完全處理 | ||
冷拔棒 | 20 | 222 | 243 | 81.38 | 89.82 | 0.32 | 0.32 |
100 | 209.5 | 230.3 | 78.91 | 87.85 | 0.33 | 0.31 | |
200 | 203.6 | 223.4 | 76.49 | 85.48 | 0.33 | 0.31 | |
300 | 195.9 | 217.7 | 73.76 | 82.13 | 0.33 | 0.33 | |
400 | 188.0 | 210.1 | 71.18 | 79.20 | 0.32 | 0.33 | |
500 | 182.4 | 204.0 | 68.84 | 77.09 | 0.32 | 0.32 | |
600 | 177.2 | 192.7 | 65.96 | 73.95 | 0.34 | 0.30 | |
3力學(xué)性能
3.1供貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
3.1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能(表3-1)
表3-1
標(biāo)準(zhǔn)號 | 品種 | 熱處理 | 拉伸性能① | 室溫硬度 | 持久性能麼 | |||||||
θ/°C | σb/MPa | σpo.2/MPa | δ5/% | ψ/% | θ/°C | σ/MPa | τ/h | δ5/% | ||||
≥ | ||||||||||||
≥ | ||||||||||||
AMS5841B | 熱軋棒 | 固溶±磨光 | 20 | ≤1105 | ≤485 | 50 | 65 | ≥20 | - | - | - | - |
Q/6S992 | 冷拉棒 | 固溶±冷拔 | 20 | - | - | - | - | ≥38 | - | - | - | - |
完全處理 | 20 | 1795 | 1725 | 6 | 22 | ≥44 | 650 | 965 | τ≥τh | 5 | ||
595 | 1415 | 1310 | 5 | 15 | - | |||||||
當(dāng)拉伸性能符合要求時，硬度不作為判廢依據(jù)。
光滑-缺口組合試樣。持久實驗在23h后可加應(yīng)力。
3.1.2生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計許用值
3.2短時力學(xué)性能
3.2.1硬度
冷拔棒經(jīng)不同處理，不同溫度的硬度見表3-2,不同測定位置的室溫硬度見表3-3。
3.2.2沖擊性能
3.2.3壓縮性能
3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
3.2.5剪切性能
θ/°C | 在以下狀態(tài)，HV | ||
固溶+冷拔 | 完全處理 | ||
d10冷拔棒 | 20 | 405 | 437 |
200 | 370 | 409 | |
400 | 354 | 383 | |
550 | 342 | 368 | |
600 | 333 | 357 | |
3.2.6拉伸性能
3.2.6.1冷拔棒經(jīng)不同處理，不同溫度的拉伸性能見表3-4。
3.2.6.2冷拔棒不同溫度的缺口拉伸性能見表3-5。
3.3持久和蠕變性能
3.3.1持久性能
冷拔棒650°C光滑和光滑-缺口組合試樣的持久性能見表3-6。
取樣/mm | 距表面的距離/ | 在以下狀態(tài)，室溫HV | |
固溶+冷拔 | 完全處理 | ||
D10冷拔棒 | 0.2 | 496 | 548 |
1.1 | 483 | - | |
2.0 | 475 | - | |
2.7 | 467 | - | |
4.0 | 457 | - | |
5.0 | 448 | 518 | |
表3-4
取樣/mm | 狀態(tài) | θ/°C | σb/MPa | σpo.2/MPa | δ5/% | ψ/% |
D10 | 固溶 | 20 | 850 | 400 | 60 | 69 |
固溶+冷拔態(tài) | 1585 | 1415 | 12 | 46 | ||
完全處理 | 1895 | 1825 | 8 | 15 | ||
完全處理 | 20 | 1917 | 1882 | 9 | 35 | |
260 | 1724 | 1655 | 8 | 31 | ||
370 | 1641 | 1551 | 8 | 27 | ||
480 | 1586 | 1503 | 9 | 22 | ||
595 | 1565 | 1482 | 8 | 20 | ||
705 | 1407 | 1282 | 15 | 46 | ||
815 | 896 | 690 | 34 | 65 |
表3-5
取樣/mm | θ/°C | Kt | σbm/MPa | 取樣/mm | θ/°C | Kt | σbm/MPa | ||
D10冷拔棒完全處理 | 20 | 6.1 | 2572 | 1.32 | D10冷拔棒完全處理 | 595 | 5.8 | 2103 | 1.37 |
260 | 6.0 | 2372 | 1.40 | 650 | 6.1 | 1993 | 1.31 | ||
370 | 6.1 | 2255 | 1.38 | 705 | 5.8 | 1958 | 1.38 | ||
480 | 6.1 | 2186 | 1.37 | - | - | - | - |
表3-6
取樣 | 光滑試樣 | 光滑-缺口組合試樣，K,=3.8 | ||||||||||
650°C | 650°C | 675°C | ||||||||||
d10冷拔棒完全處理 | σ/MPa | τ/h | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | τ/h | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | τ/h | δ5/% | ψ/% |
690 | 815.0 | - | - | 965 | 156.4 | 18.4 | 26.9 | 862 | 52.4 | 27.5 | 48.6 | |
862 | 23.9 | - | - | 1034 | 39.2 | 16.2 | 45.8 | - | - | - | - | |
1034 | 8.3 | 22.5 | 27.9 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
3. 3.2蠕變性能
3.3.4疲勞性能
3.4.1高周疲勞
冷拔棒不同溫度的軸向拉-拉光滑疲勞性能見表3-7
表3-7
取樣/mm | θ/°C | NF/周 | 取樣/mm | θ/°C | NF/周 | ||
D10冷拔棒完全處理 | 20 | 931 | D10冷拔棒完全處理 | 550 | 716 | ||
400 | 833 | 736 | |||||
784 | 736 | ||||||
774 | 736 | ||||||
注：R=0.1；f=85Hz。 | |||||||
3.4.2低周疲勞
3.4.3特種疲勞
3.4.4裂紋擴(kuò)展速
3.4.5斷裂韌度
3.4.6松弛性能
冷拔棒不同溫度的應(yīng)力松弛曲線見圖3-1。
4工藝性能與要求
4.1成形工藝與性能
鍛造加熱溫度：1150°C±10°C，開鍛溫度21100°C終鍛溫度2900°C；合金熱軋加熱溫度1150°C±10°C,保溫30min?60min,道次最大變形量不能超過20%,終軋溫度2900°C。熱軋后合金在1050°C?1075°C退火lh以得到均勻晶粒.便于后續(xù)冷變形加工。熱軋棒材經(jīng)固溶處理后，經(jīng)堿、酸洗去除氧化皮，再經(jīng)表面涂層處理后，進(jìn)行冷拔。冷拔變形量為48%±1%。
4.2工藝性能
4.3焊接性能
焊接性能同AISI304不銹鋼，可用TIG工藝。焊接工藝見表4-1。
表4-118
焊接速度/(m/min) | 電流/A | 電壓/V | 焊絲進(jìn)給./(m/min) | 氬氣流量/(L/min) |
0.14 | 100?160 | 10 | 0.36?0.56 | 5?7 |
4.4零件熱處理工藝
螺栓熱鍬后的時效熱處理工藝為：(650?675)°C*4h/AC。
4.5表面處理工藝
冷拉棒材經(jīng)局部感應(yīng)加熱后熱傲成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。
4.6切削加工與磨削性能
合金可在冷拔狀態(tài)或時效狀態(tài)進(jìn)行機(jī)加工。合金的冷拔態(tài)機(jī)加工工藝參數(shù)見表4-2。
表4-2[1]
操作 | 工具材料 | 工具幾何形狀 | 工具類型 | 切削深度/ | 走刀量 | 切削速度/ | 磨削厚度/ | 切削液 |
車削 | M42 | 縱向前角：0° | 5"?8" 方形刀具 | 1.27 | 0.254mm/轉(zhuǎn) | 7620 | 0.508 | 乳化油 |
圓周銃和端銑 | M2 | 螺旋角：30° | 直徑1"的四出 | 3.17 | 0.051mm/齒 | 19050 | 0.127 | 含硫 |
續(xù)表4-2
操作 | 工具材料 | 工具幾何形狀 | 工具類型 | 切削深度/ | 走刀量 | 切削速度/ | 磨削厚度/ | 切削液 |
鉆孔 | T15 | 鉆頭角：118°螺旋角：29°間隙：7° | 直徑1/4"二槽鉆頭 | 12.7 |
| 6350 | 0.305 | 氯化物 |
?？?/span> | M2 | 直出屑槽倒棱角：45°后角：7° | 六槽高速鋼校刀 | 12.7 | 0.229mm/轉(zhuǎn) | 15240 | 0.1524 | 氯化物 |
攻絲 | Ml | 2個出屑槽，螺絲尖75%螺紋 | 5/16-24表面硬化絲錐 | 12.7 | - | 1270 | - | 氯化物 |
5組織結(jié)構(gòu)
5.1相變溫度
5.2時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
5.3典型組織
合金在上臨界溫度（約700°C）以上的穩(wěn)定態(tài)組織為面心立方γ相，在下臨界溫度以下（約540°C）的穩(wěn)定態(tài)組織為密排六方ε相，在兩溫度之間為γ+ε兩相區(qū)。但合金從上臨界溫度冷卻到室溫時仍可保持亞穩(wěn)態(tài)的γ相基體。室溫冷變形可在γ基體相中誘發(fā)馬氏體型轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量穩(wěn)定的薄片狀ε相。網(wǎng)狀ε相可阻止位錯的長程運(yùn)動，起到強(qiáng)化作用。深冷拔變形后再經(jīng)時效處理，在亞穩(wěn)定γ相基體中析出細(xì)小彌散的Ni3X強(qiáng)化相。固溶態(tài)合金在小冷變形量（10%）情況下沿｛111｝面所產(chǎn)生的薄片狀ε相、層錯與位錯的典型組織見圖5-1。
參考文獻(xiàn)
略。。
