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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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. i% u+ ^3 @) N) m1 Z
. L9 D- Q: w8 T/ n0 i$ l+ v- }( F: H/ n3 n' J- Y: D6 h# n8 D
变形高温合金的特性、分类及用途, b. b6 H' g7 i* q) e- \0 F. O1 {

# Q) c6 J% @$ w  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。
& {; O3 \0 v& o& a9 W$ u& n6 ]  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。- w- ^6 c& n8 u0 _" V
  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。
7 I0 x" Z. Z  |! ^, [2 e  c' l  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。/ E4 Z) j9 {* J0 \$ R
  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。
  h6 h, f$ S/ `6 `8 x  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。) {; w$ t3 f' g  u* J9 c2 F

3 h9 V7 g  B! M. F$ D/ }表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度, W4 m* [5 [+ ^! S* e
合金牌号   化学成分/(%)   使用温度) G9 C3 v; H" x8 \
  C   Cr   Ni   Mn   W   Mo   Al   Ti   V   B   其他   Al+Ti+Nb   ℃7 r$ p' l: x+ l# Q- S4 l7 Q: f
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   950
$ t& E: D5 G  J5 Y
0 v8 I) r9 I$ r& W4 Y; ?# M4 U8 y) hGH1016   ≤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
1 Z0 B2 W" S3 N6 \% @8 k" a! M& z; j1 |8 z7 R
GH1040   ≤0.12   15~17.5   24~27   1~2       5.5~7.5                 Nb0.1~0.2       6003 ?3 T) u. J! h  x9 Y+ S

- P( l9 V: A/ MGH2036   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   6504 G" [% _1 Y' [+ _- o: n/ h
/ y4 K: @5 e4 l! ?
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" S6 T* v" Q  X; d/ K

2 d5 F& z2 [; VGH2136   ≤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
, g, u. j$ B; u, f+ V
: g. D. b, F. v  KGH2135   ≤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
( s& h+ ~( {3 A. \( z
' {3 e8 _' _" ]5 w/ ?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
7 b3 ~9 B4 ?/ q% S# v" ]
/ ?" L2 M6 H" \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/ L. h8 {: o/ `" q! e

; a3 N2 J' O$ ^+ d1 qGH2302   ≤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
- f7 Q1 W; z" H: ~3 P
2 c6 \/ v" ]: @- y- q: iGH1140   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       850
  J0 a! k9 O! r5 I! _- ~
0 y( j/ p) k( @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: ]1 Z; J4 X" n" g6 q

* Q0 \3 D0 a9 V- }$ M3 IGH907   0.01~0.02       37.6   0.05         <0.2   1.53       0.006   Co13.4,Nb4.89       650
4 T/ n' A' I& M& @& _# u8 D
* R8 X, @. P. x8 _& p. N表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度5 U9 j2 R. V' k* z0 e* J/ R; e
合金牌号   化学成分/(%)   使用温度
& z" o  f1 r0 }  C   Cr   Co   W   Mo   Al   Ti   Fe   Nb   B   其他   ℃+ C6 C' F3 a' `; B
GH3030   ≤0.12   19.0~22.0             ≤0.15   0.15~0.35   ≤1.0             800% \  p; Q; T3 F+ K- G+ Y2 H

* k3 s# L3 [7 v) _! tGH4169   ≤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       -253~7032 M* x' {# P# S! R- [% T

' C! e" I4 Y# k% e# c3 {! l9 X# QGH3039   ≤0.08   19.0~22.0         1.8~2.3   0.35~0.75   0.35~0.37   ≤3.0   0.9~1.3         8507 g/ ~' ^% k. b% N

; L2 n5 D, r, q- A! {GH3044   ≤0.1   23.5~26.5       13.0~16.0   <1.5   ≤0.5   0.3~0.7   ≤4.0             900
5 k2 ?0 H  ~2 b' o4 U' T* D# Y# m" H, H& O
$ `6 _3 g% I4 `5 u6 \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
$ g4 o7 a- g' y7 \8 H  G5 O
8 {4 Y& V7 r# {) p: _2 IGH4033   ≤0.06   19.0~22.0             0.55~0.95   2.2~2.7   ≤1.0       ≤0.01   Ce≤0.01   700~750
4 f6 }- }' @. {0 Q, n$ T& @. ]6 g
0 K: j7 k: ]# ~5 D+ VGH4133   ≤0.07   19.0~22.0             0.7~1.2   2.5~3.0   ≤1.5   1.15~1.65   ≤0.01       700~7503 H6 T4 \+ y- d* V
( q& a/ X* \; O3 ?
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* G0 n" I1 B+ p2 P. r+ R" m7 i

1 Y3 s' U& b- G1 q; c( ?) WGH4049   ≤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
' y6 e# p; {# L: g6 M
- V; |( t; @$ ^8 ^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       900: A' T; A$ R8 D' h, u; n
! v8 M* c& J5 d9 t% \
GH151   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
$ ~/ e' W, W2 t* C; d" VCe0.02   950
3 T9 Q+ n7 T2 a5 _: R9 s' K
( z( |( V2 n* |" 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: c2 v/ S0 Y* G, A& p7 Y
- G. M/ o, t, Y+ O
GH738   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
* X# V5 P: A  s/ I
# \! Z/ k) ^( q# M7 E' N% S6 iGH698   ≤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
% E2 z( N2 s2 s3 h# Y
$ B6 a# B1 @! Z6 N  LGH220   ≤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& K4 Q# q$ l/ X0 X$ A

6 g: v# _0 o5 V8 ^$ {[ 本帖最后由 asdolmlm 于 2006-6-17 14:21 编辑 ]

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