GH3039_鎳基變形高溫合金資料
中國(guó)牌號(hào)：GH3039/GH39
俄羅斯牌號(hào)：ЭИ602/XH75MБГЮ
一、GH3039 概述
GH3039為單相奧氏體型固溶強(qiáng)化合金，在800℃以下具有中等的熱強(qiáng)性和良好的熱疲勞性能，1000℃以
下抗氧化性能良好。長(zhǎng)期使用組織穩(wěn)定，還具有良好的冷成形性和焊接性能。適宜于850℃以下長(zhǎng)期使用的
航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和加力燃燒室零部件。該合金可以生產(chǎn)板材、棒材、絲材、管材和鍛件。
1.1 GH3039 材料牌號(hào) GH3039(GH39)
1.2 GH3039 相近牌號(hào) ЭИ602，ХН75МБГЮ(俄羅斯）
1.3 GH3039 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 GH3039 化學(xué)成分 見(jiàn)表1-1。
|
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Al |
Ti |
Nb |
Fe |
Mn |
Si |
P |
S |
|
不大于 |
|||||||||||
|
≤0.08 |
19.0～22.0 |
余 |
1.80～2.30 |
0.35～0.75 |
0.35～0.75 |
0.90～1.30 |
3.00 |
0.40 |
0.80 |
0.020 |
0.012 |
注：1.合金中允許有Ce存在。
2.合金中ω(Cu)=0.20%。
1.5 GH3039 熱處理制度 熱軋及冷軋板材和帶材固溶處理：1050～1090℃，空冷。棒材及管材固溶處理：1050～1080℃，空冷或水冷。
1.6 GH3039 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)各種規(guī)格的熱軋板、冷軋板、帶材、棒材、絲材、管材、和鍛件。板材、帶材和管材固溶處理和酸洗后交貨。絲材于冷加工狀態(tài)或固溶狀態(tài)供應(yīng)棒材不熱處理交貨。
1.7 GH3039 熔煉和鑄造工藝 合金采用電弧爐熔煉、電弧爐或非真空感應(yīng)爐加電渣重熔或真空電弧重熔以及真空感應(yīng)爐加電渣或真空電弧重熔工藝。
1.8 GH3039 應(yīng)用概況與特殊要求 用該合金材制作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及加力燃燒室零部件，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)和使用考驗(yàn)，使用性能良好。
二、GH3039 物理及化學(xué)性能
2.1 GH3039 熱性能
2.1.1 GH3039 熱導(dǎo)率 見(jiàn)表2-1。
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m·℃）） |
13.8 |
15.5 |
17.2 |
18.8 |
20.5 |
21.8 |
23.4 |
25.1 |
26.8 |
2.1.3 GH3039 線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3。
表2-2
|
θ/℃ |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
c/(J/(kg.K)) |
544 |
574 |
636 |
645 |
762 |
779 |
921 |
1047 |
表2-3
|
θ/℃ |
20～100 |
20～200 |
20～300 |
20～400 |
20～500 |
20～600 |
20～700 |
20～800 |
20～900 |
20～1000 |
|
α/10-6℃-1 |
11.5 |
12.4 |
13.2 |
13.5 |
13.8 |
14.3 |
14.9 |
15.3 |
15.8 |
16.4 |
2.3 GH3039電性能 室溫電阻率ρ=1.18×10-6Ω·m。
2.4 GH3039磁性能 合金無(wú)磁性。
2.5 GH3039化學(xué)性能
2.5.1 GH3039抗氧化性能
2.5.1.1 GH3039在空氣介質(zhì)中經(jīng)100h試驗(yàn)后的氧化速率見(jiàn)表2-4。
2.5.1.2 GH3039合金在高溫下長(zhǎng)期工作時(shí)，有產(chǎn)生沿晶界氧化的傾向。在900～1100℃暴露100h后的沿晶氧化深度見(jiàn)表2-5。
2.5.1.3 GH3039合金在高溫下100h內(nèi)的氧化增重見(jiàn)圖2-1。
表2-4
|
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
氧化速率/(g/(m2· h)) |
0.074 |
0.251 |
0.535 |
1.061 |
表2-5
|
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
|
沿晶界氧化深度/mm |
0.020 |
0.052 |
0.068 |
三、GH3039力學(xué)性能
GH3039技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的力學(xué)性能見(jiàn)表3-1。
表3-1
|
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) |
|
|
|
品種 |
室溫拉伸性能 |
800℃拉伸性能 |
||||
|
σb/MPa |
δ5/% |
φ/% |
σb/MPa |
δ5/% |
φ/% |
||
|
GJB 1952-1994 |
冷軋板 |
735 |
40 |
- |
245 |
40 |
- |
|
GJB 2297-1995 |
航空用管 |
685① |
40① |
- |
245 |
40 |
- |
|
GJB 3165-1998 |
棒材 |
735 |
40 |
- |
245 |
40 |
40 |
|
GJB 3317-1998 |
熱軋板 |
735 |
40 |
45 |
245 |
40 |
50 |
|
GJB 3318-1998 |
冷軋帶 |
735② |
40① |
- |
- |
- |
- |
|
GB/T 15062-1994 |
一般用管 |
635 |
35 |
- |
- |
- |
- |
注：①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材室溫σb≥635MPa,δ5≥30%。
②δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥660MPa,δ5實(shí)測(cè)。
四、GH3039組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH3039相變溫度
4.2 GH3039時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 GH3039合金組織結(jié)構(gòu)
4.3.1 GH3039合金固溶狀態(tài)為單相奧氏體，并含有少量的Ti(CN)、NbC及M32C6碳化物。經(jīng)600～900℃長(zhǎng)期時(shí)效或使用后，有M32C6型碳化物析出，600～700℃時(shí)效后析出的碳化物顆粒細(xì)小，均勻分布于晶內(nèi)和晶界，時(shí)效溫度高于700℃時(shí)，主要沿晶界析出并聚集長(zhǎng)大。合金中不形成有害相，組織穩(wěn)定性較好。
4.3.2 GH3039冷軋薄板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，供應(yīng)狀態(tài)晶粒度的要求為5～8級(jí)。
五、GH3039工藝性能與要求
5.1 GH3039成型性能
5.1.1 GH3039鍛造 合金具有良好的熱加工工藝塑性，變形性能良好。鍛造加熱溫度1170～1190℃，終鍛溫度不低于900℃，一次加熱的變形量為50%。
5.1.2 GH3039軋制 板材荒軋溫度1100～1140℃，精軋溫度1050～1100℃，終軋溫度不低于850℃。經(jīng)電渣或真空自耗重熔的合金軋制時(shí)，精軋溫度應(yīng)稍低于電弧爐熔煉的合金。熱軋終軋道次變形量應(yīng)不低于13%，
薄板冷軋變形量30%～55%。
5.1.3 GH3039沖壓性能 供應(yīng)狀態(tài)薄板具有良好的沖壓習(xí)慣你能，沖壓的極限系數(shù)見(jiàn)表5-1，一般工作系數(shù)為極限系數(shù)的80%～90%。供應(yīng)狀態(tài)δ1.5mm薄板反復(fù)彎壓至斷裂次數(shù)為20～29次；杯突試驗(yàn)深度為10.7～12.0mm。δ8.5mm熱軋中板經(jīng)深沖后應(yīng)立即（不得超過(guò)12h）進(jìn)行中間固溶處理，以消除應(yīng)力。
表5-1
|
極限深沖系數(shù) |
極限翻邊系數(shù) |
極限壓窩系數(shù) |
最小彎曲半徑 |
|
|
平頭陽(yáng)模 |
球頭陽(yáng)模 |
|||
|
2.10～2.14 |
1.85～2.00 |
0.30～0.33 |
0.45～0.53 |
1δ① |
5.2 GH3039焊接性能
5.2.1 GH3039合金可以用氬弧焊、點(diǎn)焊或縫焊等方法焊接，其焊接性能優(yōu)良，氬弧焊列為額傾向性小。手工氬弧焊（對(duì)接）規(guī)范見(jiàn)表5-2；自動(dòng)鎢極氬弧焊（對(duì)接）規(guī)范見(jiàn)表5-3；點(diǎn)焊規(guī)范見(jiàn)表5-4；縫焊規(guī)范見(jiàn)表5-5。
表5-2
|
焊前狀態(tài) |
焊絲 |
接頭形式 |
厚度/mm |
焊接電流/A |
電壓/V |
氬氣流量/(L/min) |
鎢極直徑/mm |
極性 |
|
|
牌號(hào) |
直徑/mm |
||||||||
|
固溶，機(jī)械拋光 |
HGH3039 |
0.8～1.0 |
對(duì)接 |
0.8 |
45～50 |
10～14 |
4～6 |
1.2 |
正極 |
|
1.0～1.2 |
1.0 |
50～55 |
12～16 |
4～6 |
1.6～2.0 |
||||
|
1.2～1.6 |
1.2 |
60～65 |
12～16 |
6～8 |
1.6～2.0 |
||||
|
1.6～2.0 |
1.5 |
70～85 |
12～16 |
6～8 |
1.6～2.0 |
||||
|
2.0～2.5 |
2.0 |
90～100 |
12～16 |
8～12 |
2.0 |
||||
|
厚度/mm |
焊前狀態(tài) |
焊絲 |
焊接電流/A |
電壓/V |
焊接速度/(m/min) |
送絲速度/(m/min) |
氬氣流量/(L/min) |
背面氬氣流量/(L/min) |
鎢極直徑/mm |
焊嘴直徑/mm |
|
|
牌號(hào) |
直徑/mm |
||||||||||
|
0.8 |
固溶，機(jī)械拋光 |
HGH3030 HGH3039 |
1.6 |
85～90 |
7～8 |
0.52 |
0.38 |
8～10 |
4～5 |
3 |
18 |
|
1.0 |
不加焊絲 |
150～160 |
12 |
0.66～0.69 |
- |
14～16 |
4～5 |
||||
|
焊前狀態(tài) |
材料 |
電極直徑/mm |
焊接參數(shù) |
核心直徑/mm |
|||
|
牌號(hào) |
厚度/mm |
焊接電流/A |
焊接時(shí)間/s |
電極壓力/N |
|||
|
固溶 |
GH3039＋GH3030 |
1.0～1.0 |
5.0+1 |
5000～6000 |
0.34～0.38 |
4510～4905 |
5.0 |
|
GH3039＋GH3044 |
1.2～1.5 |
5.0+1 |
6000～6500 |
0.32～0.36 |
4705～5100 |
||
|
GH3039＋GH3039 |
1.3～1.3 |
6.5 |
7000～7500 |
0.26～0.28 |
4905～5295 |
||
表5-5
|
焊前狀態(tài) |
滾盤寬度/mm |
材料 |
焊接參數(shù) |
核心尺寸 |
||||||
|
牌號(hào) |
厚度/mm |
電流/A |
焊接時(shí)間/s |
休止時(shí)間/s |
焊接速度/(m/min) |
電極壓力/N |
直徑/mm |
焊透率/% |
||
|
固溶，拋光 |
6.0＋7.0 |
GH3039＋GH3030 |
1.0＋0.8 |
8100～9500 |
0.12～0.14 |
0.04～0.06 |
0.62～0.70 |
6865～7255 |
5.0～6.0 |
60 |
|
GH3039＋GH3030 |
1.0＋1.5 |
8400～9400 |
0.14～0.16 |
0.04～0.10 |
0.48～0.70 |
6865～7255 |
5.0～6.0 |
|||
|
GH3039＋GH1140 |
1.0＋1.5 |
7600～8300 |
0.16～0.18 |
0.08～0.12 |
0.50～0.62 |
6865～7255 |
5.0～6.0 |
|||
|
GH3039＋GH3039 |
1.3＋1.3 |
7500～8500 |
0.28～0.32 |
0.28～0.30 |
0.23 |
6865～7355 |
5.0 |
|||
5.2.2 GH3039焊接接頭力學(xué)性能見(jiàn)表5-6。
5.3 GH3039零件熱處理工藝 零件的中間固溶熱處理溫度為1050℃，空冷；燃燒室零件的最終熱處理溫度為1080℃，空冷。要求之久性能較高的零件，固溶溫度可提高至1170℃。零件在固溶熱處理時(shí)的保溫時(shí)間可根據(jù)厚度選擇5～20min。
表5-6
|
焊接材料 |
熱處理 |
焊接方法 |
填充材料 |
θ/℃ |
σb/MPa |
彎曲角/(°) |
焊點(diǎn)強(qiáng)度/kN |
|
|
焊前 |
焊后 |
|||||||
|
冷軋薄板δ1.5mm |
固溶處理 |
不處理 |
氬弧焊 |
HGH3039 |
20 |
785 |
180 |
- |
|
700 |
441 |
- |
- |
|||||
|
800 |
275 |
- |
- |
|||||
|
900 |
157 |
- |
-- |
|||||
|
縫焊 |
- |
20 |
686 |
- |
- |
|||
|
700 |
392 |
- |
- |
|||||
|
800 |
245 |
- |
- |
|||||
|
900 |
137 |
- |
- |
|||||
|
點(diǎn)焊 |
- |
20 |
- |
- |
12.75 |
|||
|
800 |
- |
- |
5.88 |
|||||
|
900 |
- |
- |
3.92 |
|||||
5.4 GH3039表面處理工藝
5.4.1 GH3039零件熱處理后的表面氧化皮，可用吹沙或酸洗方法清除。
5.4.2 GH3039該合金制燃燒室部件，可在H3PO4-H2SO4-H2O溶液中電解拋光，以改善表面光潔度和使用性能。