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[分享] 变形高温合金的特性、分类及用途

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发表于 2006-6-17 14:20:38 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江西九江

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) w& c0 k5 ~6 Q! ^( g

+ Q# V7 J8 x. u2 D' Y; F; G变形高温合金的特性、分类及用途6 @4 e- N% @$ ~9 Y  S3 q1 c

) ?6 f& M/ J1 L* j: V0 `+ R  高温合金是根据航空喷气发动机的需要而发展起来的一种金属材料,它可在600~1100℃的高温氧化和燃气腐蚀条件下,承受复杂应力,并长期可靠地工作。主要用于航空发动机的热端部件,也是航天火箭发动机、工业燃气轮机、能源和化工等工业的重要材料。在先进的航空发动机中,高温合金的用量占金属材料总用量的40%~60%。在先进工业国家,如美国,航空航天用高温合金占其总用量的85%左右。& Y8 l" Y9 \7 v8 C! v1 v
  高温合金是一种兼有热稳定性和热强性的合金。热稳定性是指金属材料在高温下抗氧化或抗气体腐蚀的能力;而热强性是指金属材料在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属的热稳定性常用称重法来评定,在高温下金属单位时间、单位面积上的失重或增重越大,表示抗氧化性越差,即热稳定性越差。热强性的评定指标包括蠕变极限、持久强度、高温瞬时强度、高温疲劳强度等。蠕变极限表征在高温、长期载荷作用下,材料抵抗塑性变形的能力;持久强度表征在高温、长期载荷作用下,材料抵抗断裂的能力;高温瞬时强度(σb和σ0.2)表征高温下材料在瞬时过载时抵抗塑性变形和断裂的能力;高温疲劳强度是指在规定循环次数下(一般为107次)不引起断裂的应力。
0 Z" \+ I* u' C; n8 G  A4 G  高温合金分为变形高温合金和铸造高温合金。变形合金按基体元素的不同,可分为铁基变形高温合金、镍基变形高温合金和钴基变形高温合金,按合金的高温性能、成形特点及用途的不同,变形高温合金又可分为热稳定变形高温合金和热强变形高温合金。热稳定变形高温合金的特点是热稳定性很高,通常在固溶状态下使用,强度虽不高,但塑性很好,可顺利地进行深冲压,主要用于受力不大而工作温度很高的零件,例如燃烧室火焰筒及加力燃烧室等。热强变形高温合金的特点是热强度较高,通常在淬火、时效状态下使用,主要用于高温下承受大载荷及复杂应力的零件,例如涡轮叶片、涡轮盘等。/ _1 E! p9 v# b, R
  我国的新标准规定,变形高温合金的牌号以汉语拼音字母“GH”后接四位阿拉伯数字来表示。“GH”后第一位数字表示分类号,其中1表示固溶强化型铁基合金;2表示时效强化型铁基合金;3表示固溶强化型镍基合金;4表示时效强化型镍基合金。“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。例如GH2036,GH4033等,其相应的旧牌号为GH36,GH33等。. w' V% f& }3 }
  我国于20世纪50年代开始研制高温合金,到目前已有40多种变形高温合金。航空工业中常用的铁基、镍基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度,见表1和表2。6 b' m2 Y4 r+ i( h
  燃烧室用合金主要有GH3030、GH3039、GH1140、GH3044、GH1015、GH1016、GH22、GH163、GH2302、GH170等。涡轮工作叶片大多采用时效强化型变形合金,如GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH151、GH143、GH2130、GH2302、GH738、GH118、GH220、GH710等。涡轮盘材料大多采用铁-镍基沉淀强化合金(750℃以下),如温度更高,则采用镍基合金或粉末涡轮盘材料。涡轮盘常用合金有GH2036、GH4033、GH2132、GH2135、GH901、GH4133、GH761、GH698、GH710等。% v. `* R! M; Q3 w5 e. O, k$ v
, f+ b( v; N8 s8 I( w/ b6 |( Z
表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度9 o. ?3 e5 \' L- ?  p
合金牌号   化学成分/(%)   使用温度! G9 A/ E2 r* n- x
  C   Cr   Ni   Mn   W   Mo   Al   Ti   V   B   其他   Al+Ti+Nb   ℃* e& ?: u4 \  S- i2 R, X. T6 n
GH1015   ≤0.08   19~22   34~39   ≤1.5   4.8~5.8   2.5~3.2             ≤0.01   Nb1.1~1.6   ~1.6   9506 s8 C$ r& A, l3 f2 L1 x# V
: T5 j( F+ e7 U: S6 k
GH1016   ≤0.08   19~22   32~36   ≤1.8   5~6   2.6~3.3         0.1~0.3   ≤0.01   Nb0.9~1.4   ~1.4   950& _( F. }3 k2 D) V8 J
, z5 p$ |% |' T, W" X
GH1040   ≤0.12   15~17.5   24~27   1~2       5.5~7.5                 Nb0.1~0.2       6009 B2 ^" }/ T; Z8 ]: c  X* G* h- K
7 |, e& I  r/ z" h: P  Y4 k
GH2036   0.34~0.4   11.5~13.5   7~9   7.5~8.5       1.1~1.4       ≤0.12   1.25~1.55       Nb0.25~0.5   ~1.4   6505 o8 a1 {' A! u, I2 B0 v/ @7 H$ v
: K' S& t8 g7 ], h7 y8 T
GH2132   ≤0.08   13.5~16   24~27   1~2       1~1.5   ≤0.4   1.75~2.3   1.25~1.55   0.001~0.01       ~2.2   700
5 O- b# `) T" N3 z% d( @+ i
& i% z) b' e  H1 ]$ }; JGH2136   ≤0.06   13~16   24.5~28.5   ≤0.35       1.0~1.75   ≤0.35   2.4~3.2   0.01~0.1   0.005~0.025       ~3.0   700
( C$ ]4 ~2 _* a* z; f; h/ {) [$ Q6 T: F- _; |) y
GH2135   ≤0.06   14~16   33~36   ≤0.4   1.7~2.2   1.7~2.2   2.0~2.8   2.1~2.5       ≤0.015   Ce≤0.03   ~4.7   700~750
: D) U/ |% m* [# C6 ?( \6 P. w6 ^$ p; Q" c1 {
GH901   0.02~0.06   11~14   40~45   ≤0.4       5~6.5   ≤0.3   2.8~3.1       0.001~0.02       ~3.2   750
  r' U. b; c/ h, D& L. s' y$ }- N+ _  A' l* A, J" _6 P) Z9 m$ v
GH2130   ≤0.8   12~16   35~40   ≤0.5   5~6.5       1.4~2.2   2.4~3.2       ≤0.02   Ce≤0.02   ~4.6   800& R* ]( @( {/ W0 K- q4 ^, x

  f  t& H; X" ]/ ZGH2302   ≤0.08   12~16   38~42   ≤0.6   3.5~4.5   1.2~2.5   1.8~2.3   2.3~2.8       ≤0.01   Zr≤0.05   ~4.6   800/ y- a' J; L5 M9 L

) |7 s* L1 U6 E, A$ J$ H- lGH1140   0.06~0.12   20~23   35~40   0.7   0.4~1.8   2.0~2.5   0.2~0.6   0.7~1.2         Ce≤0.05       8504 l7 N% r+ Y" h% U3 q
2 v' Z+ N% v- O9 E3 g# k, y
GH761   0.02~0.07   12~14   42~45       2.8~3.2   1.4~1.9   1.4~1.85   3.25~3.65       ≤0.01   Ce≤0.03   ~5.0   750
* A8 H. ?  Q/ F8 |2 A) Y  m+ D4 D" O$ }3 ]; R
GH907   0.01~0.02       37.6   0.05         <0.2   1.53       0.006   Co13.4,Nb4.89       6505 U/ Z. ~2 }9 R. O

; \& z0 c' G1 L; ~3 @! {表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度+ s$ n+ P1 J% g
合金牌号   化学成分/(%)   使用温度% q: a" P" B8 _; ]& P( b
  C   Cr   Co   W   Mo   Al   Ti   Fe   Nb   B   其他   ℃
$ }1 v0 D- z, B$ D& l" AGH3030   ≤0.12   19.0~22.0             ≤0.15   0.15~0.35   ≤1.0             800/ K  c: h  [4 j- Z7 W% J0 g/ R
" ~8 d+ }0 h6 N. k% n' A
GH4169   ≤0.08   17.0~21.0         2.8~3.3   0.2~0.8   0.65~1.15   17.0~20.0   4.75~5.55   ≤0.01       -253~703
& F/ t7 @# S0 M/ O2 x' C! p2 K
- s8 z: G  W, A1 J1 }- B$ `GH3039   ≤0.08   19.0~22.0         1.8~2.3   0.35~0.75   0.35~0.37   ≤3.0   0.9~1.3         850
7 K4 d/ n; m* J* i8 f% |8 q( R
# L- O/ n# O" T/ L& ?GH3044   ≤0.1   23.5~26.5       13.0~16.0   <1.5   ≤0.5   0.3~0.7   ≤4.0             900- h+ [) c( x- z1 m! n
0 [7 r/ C" Q# W6 H
GH3128   ≤0.05   19.0~22.0       7.5~9.0   7.5~9.0   0.4~0.8   0.4~0.8   ≤1.0       0.005   Zr0.04 Ce0.05   950! O$ q6 @- k, j+ u7 n- p. p' |8 t

9 v% H5 }8 v6 T+ Y4 |7 pGH4033   ≤0.06   19.0~22.0             0.55~0.95   2.2~2.7   ≤1.0       ≤0.01   Ce≤0.01   700~750
! n2 q- V, K* k9 ^8 H2 ?. N6 a
4 I1 {5 K2 L, r% Y- yGH4133   ≤0.07   19.0~22.0             0.7~1.2   2.5~3.0   ≤1.5   1.15~1.65   ≤0.01       700~750
* S) p- B- @$ ^  `% \3 t
, H7 N& Q; Y( M+ [" ^GH4037   ≤0.1   13.0~16.0       5.0~7.0   2.0~4.0   1.7~2.3   1.8~2.3   ≤0.5       ≤0.02   V0.01~0.2 Ce0.02   800~850/ c) H5 V6 `; P+ E

/ ~2 }5 n3 N$ Z+ x0 i9 \. e! yGH4049   ≤0.07   9.5~11.0   1.40~16.0   5.0~6.0   4.5~5.5   3.7~4.4   1.4~1.9   ≤1.5       0.015   V0.2~0.5 Ce0.02   900
9 ^. U( i( K0 z) J7 F) g. W1 ], ]  s+ }9 K" q
GH141   0.06~0.12   18.0~20.0   10.0~12.0       9.0~10.5   1.4~1.8   3.0~3.5   ≤5.0       0.003~0.01       9004 R5 h* h1 L6 T: |" l3 P

0 G! u2 j# F7 \# V7 dGH151   0.05~0.11   9.5~10.0   15.0~16.5   6.0~7.5   2.5~3.1   5.7~6.2       0.7   1.95~2.35   0.012~0.02   Zr0.03~0.05
& Y! H; u( R8 C9 s4 TCe0.02   9506 f/ S( ^0 Y$ |& u* N: F# ]6 c

. y0 |/ M3 F/ E. V1 V5 vGH118   ≤0.20   14.0~16.0   13.5~15.5       3.0~5.0   4.5~5.0   3.5~4.5   ≤1.0       0.01~0.2   Zr≤0.15   950. a& p# j; ^+ W! }0 E/ f

7 D+ ~5 b9 }! ?# z' F  L& MGH738   0.03~0.1   18.0~21.0   12.0~15.0       3.5~5.0   1.2~1.6   2.75~3.25   ≤2.0       0.003~0.03   Zr0.02~0.08   815
& r6 b0 W' Q. b1 u8 B( B1 z: J% f9 x! v" I8 m/ L& W# P  \4 R) ]4 J
GH698   ≤0.08   13.0~16.0         2.8~3.2   1.3~1.7   2.35~2.75   ≤2.0   1.8~2.2   ≤0.005   Ce≤0.005   550~800$ Z( G4 u( b; }+ X1 Y9 i

% n7 ]8 e. D* ]7 `GH220   ≤0.08   9.0~12.0   14.0~15.0   5.0~6.5   5.0~7.0   3.9~4.8   2.2~2.9   ≤3.0       ≤0.02   V0.2~0.8   900~950
6 E$ \4 t0 M! I* ~  B1 s( D3 \! q% ^) k0 }0 ~- ~! l4 \2 m
[ 本帖最后由 asdolmlm 于 2006-6-17 14:21 编辑 ]

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