1、簡介:
GH159 合金是在國外多相鈷基高溫合金(MP合金)的基礎上發展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點是:利用冷變形首先在面心立方基體中誘發產生交叉網狀分布的片關ε相來阻止位錯的長程運動而產生強化,再經過時效處理析出彌散的Ni3X相補充強化。該合多金具有超高強度、良好的塑韌性和高的應力腐蝕抗力等綜合性能,并且在650℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發動機的高溫緊固螺栓等零件,也可用于應力腐蝕環境下(如海洋大氣環境)服役的飛機用超高強度緊固件。供應的主要品種是冷拉棒材。
(1)、材料牌號:GH159
(2)、相近牌號:MP159 (美國)
(3)、材料的技術標準:
Q/6S 992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》(北京航空材料研究所)
C3S 284-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
協上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
(4)、熱處理制度:固溶處理1040~1055℃,4~8h,水冷+在室溫進行48%±1%的冷拔變形+時效處理650~675℃,4~4.5h,空冷。
(5)、品種規格與供應狀態:可以生產d5~25mm的冷拉棒材,狀態為冷拔態。
(6)、熔煉與鑄造工藝:合金采用真空感應加真空電弧重熔的雙聯生產工藝。
(7)、應用概況與特殊要求
該合金主要用于航空發動機的緊固件,在600℃下性能穩定,可長期使用,是目前綜合性能最好的航空發動機緊固件材料。
合金主要是經過冷變形誘發產生大量網關分布的ε相進行強化。因此,對冷拔變形的工藝參數要嚴格控制。變形量過小,強度不足,變形量太大,強度升高,但塑性降低。實踐證明,當冷變形量控制在下限時合金具有較好的綜合性能。
2、物理及化學性能
(1)、熱性能
(a)、熔化溫度范圍:1318℃
(b)、熱導率:
表2-1
(c)、線膨脹系數:
表2-2
(2)、密度:ρ=8.33g/cm3
(3)、電性能:合金電阻率 見表2-3
表2-3
(4)、磁性能:合金在25℃時的磁導率為1.00265
(5)、化學性能:
耐腐蝕性能:該合金具有較好的抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實驗中未發現縫隙腐蝕和點蝕。在擦鹽試驗中未發生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應力腐蝕開裂的能力。
3、組織結構:
(1)、相變溫度:γ+ε兩相區溫度范圍為540~700℃,540℃以下的γ相為亞穩定。
(2)、時間-溫度-組織轉變曲線
(3)、合金組織結構:
合金在上臨界溫度(約為700℃)以上為穩定的面心立方γ相,在下臨界溫度儀下(約為540℃)為穩定的密排六方ε相;兩溫度之間為γ+ε的兩相區。當合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩定態的γ相。當在室溫下進行冷變形時可誘發γ相到ε相的馬氏體型轉變。因此,合金經固溶處理后全部為亞穩定的γ相,在冷變形過程中部分γ相發生馬氏體相變轉變為穩定的ε相。所生成的ε相為波片狀,在面心立方的γ相晶粒內呈交叉網狀分布。
4、成形性能:
(1)、合金加工:
合金鋼錠受限制1125~1180℃保溫18~36h進行均勻化處理以減少組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯溫度不高于600℃,加熱溫度為120℃±10℃,時間不小于4h,開鍛溫度不低于1050℃,終鍛溫度不低于950℃。合金熱軋開坯裝爐溫度不高于700℃,加熱溫度為1130℃±10℃,保溫30~60min。道次最大變形量不超過20%。終軋溫度不低于950℃。熱軋后合金在1050~1075℃退火1h以得到均勻晶粒,便于后續冷變形加工。
(2)、零件熱處理工藝:螺栓的熱處理工藝為650~675℃,4h時效處理,空冷。
(3)、表面處理工藝:合金京劇不敏感加熱熱鐓成螺帽后,表面再經冷搓絲加工螺紋。