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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(qiáng)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(yīng)熱軋棒材,、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材,、帶材以及環(huán)形件等,，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座,、螺栓,、葉片鎖板等零件。[1]
1.1 材料牌號(hào)
GH80A
1.2 相近牌號(hào)
Nimonic80A(英國)
1.3 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
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(huán)件-1996《GH80A合金軋抽環(huán)形件》
WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材,、冷軋薄板和帶材》
1.4 化學(xué)成分
表1-1
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C |
Cr |
Ni |
Al |
Ti |
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0.04～0.10 |
18.0～21.0 |
余 |
1.00～1.80 |
1.8～2.7 |
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Co |
Fe |
B |
Mn |
Si |
P |
S |
Ag |
Bi |
Cu |
Pb |
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≤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(guī)定進(jìn)行,。軋制環(huán)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(yīng)狀態(tài)+700℃±10℃,，4h,，空冷。
表1-2
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材料類型 |
固溶處理制度 |
時(shí)效制度 |
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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 |
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熱加工用熱軋（或鍛制）棒材 |
按制度①或②進(jìn)行 ①1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-3規(guī)定,，油冷或水冷或空冷。 （正常情況,，d≥40mm,，油冷） ②1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-3規(guī)定，空冷+1080℃±10℃,。 保溫30min,，水冷 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h,，空冷 |
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冷拉棒材 |
1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-4規(guī)定,，水冷或空冷,。 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h,，空冷 |
表1-3
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直徑/mm |
保溫時(shí)間/h |
直徑/mm |
保溫時(shí)間/h |
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≤3 |
1 |
>6～12.5 |
4 |
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>3～6 |
2 |
>12.5 |
8 |
表1-4
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直徑或較小截面尺寸/mm |
保溫時(shí)間/min |
直徑或較小截面尺寸/mm |
保溫時(shí)間/min |
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≤15 |
15～30 |
>15～25 |
30～45 |
1.6 品種規(guī)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(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材,。
外徑1000mm,、內(nèi)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(jīng)熱處理，其表面應(yīng)全部磨光或車光,。
機(jī)加工用熱軋棒材以固溶處理并除氧化皮狀態(tài),。
鐓鍛用冷拉棒材以冷拉磨光狀態(tài)，機(jī)加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài),，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮（對(duì)鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng),，其表面粗糙度不小于3.2）。
軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài),。
熱軋板材,、冷軋板材和帶材經(jīng)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(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋,、鍛制及冷拉棒材采用感應(yīng)熔煉加電渣重熔,，或真空感應(yīng)加真空電弧重熔，或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝,。
1.8 應(yīng)用概況與特殊要求
該合金主要用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片,、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán),、螺栓,、葉片鎖板等零件。
物理及化學(xué)性能
2.1 熱性能
2.1.1 熔化溫度范圍 熔點(diǎn)1405℃
2.1.2 熱導(dǎo)率 見表2-1,。
表2-1
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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(shù) 見表2-2表2-2
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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(xué)性能
抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h的氧化速率
表2-3,。
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試驗(yàn)時(shí)間/h |
700 |
750 |
800 |
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氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.037 |
0.041 |
0.047 |
3、組織結(jié)構(gòu)
4.1,、變相溫度
4.2,、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3、合金組織結(jié)構(gòu) 葉片毛坯按不同的熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃±10℃,，8h,，空冷處理；在1080℃時(shí)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(zhuǎn)變?yōu)?span>M23C6,，M23C6在750~1000℃析出,，也能獨(dú)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(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6,，晶內(nèi)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(jìn)行自動(dòng)對(duì)接氬弧焊和縫焊。
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