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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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3 S2 u( o! S& Z$ ]; E: b  `% f' O/ V, u: T" q# J+ g( l
变形高温合金的特性、分类及用途+ Y; L. f8 L* B( g! M

+ ?" G& G. T3 r0 C# k  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。7 |2 f& P1 d4 Z1 E0 _
  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。
2 r8 L; l2 ^5 E% `! e  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 \% k& x8 Z  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。& g- n$ D# v+ G# h; x9 R* D$ y
  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。) H: {9 s0 u1 S( i' F% P
  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。
8 O2 a- ?$ c# M. l% v. n' j6 f
. l- y. j, o, W& {- x- ?7 R# _表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度/ K2 e6 G! k5 F. n1 z
合金牌号   化学成分/(%)   使用温度
* @$ ~1 B* J, _# M2 c% i3 l  C   Cr   Ni   Mn   W   Mo   Al   Ti   V   B   其他   Al+Ti+Nb   ℃, y* R5 T- \: u! c" m
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
+ o2 `# J6 @- _' y8 R
1 Z7 K" P0 h/ {* ]  v6 }( vGH1016   ≤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  B/ c/ }7 F' g) X

% Y$ o# l  i! mGH1040   ≤0.12   15~17.5   24~27   1~2       5.5~7.5                 Nb0.1~0.2       600, t5 n0 O, {! \, ~1 |# ]2 n; j

1 Y( x/ T6 q' a2 |$ K4 {9 b# O- ^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   650
$ ^" ~+ o7 \& E
9 D( E8 N5 t  A1 n2 Z. f1 vGH2132   ≤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/ v+ E7 [9 z- e. a  E% S

) ~& }& i1 O" M( @3 K0 `6 G, CGH2136   ≤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* ^# }( S/ j! `% u8 z

7 R; n! L8 W2 C# TGH2135   ≤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
8 b4 F* Y+ O. g9 J% ~6 Q  |! w3 ^; a$ n% [+ e: m
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   7500 h# o% d# l5 N' J
7 y, e2 H3 ^; J" u( B6 r' D
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
8 e+ b4 S; T9 E3 v* C; S8 Z7 v' D" q( o( y* J
GH2302   ≤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
* X. F( v9 h+ G' E7 [$ U, {; K. X- X
" N, P& p" R& e. G: ~6 t6 o, sGH1140   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# L2 K: L+ G2 j4 L1 `( H

; L  L+ U3 }5 w) pGH761   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
9 ?) Q! h& E& r! G
3 d1 Z. F; ?& o  n' A- C% LGH907   0.01~0.02       37.6   0.05         <0.2   1.53       0.006   Co13.4,Nb4.89       650! O7 ~+ Z4 z. W$ J$ d; k4 M2 i0 @

; M5 R/ c- k$ [$ p+ r- P/ j. Y表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度
$ X0 B, q, Q( A  U2 J合金牌号   化学成分/(%)   使用温度
' `) ]% D  W' {; c. }) K  J  C   Cr   Co   W   Mo   Al   Ti   Fe   Nb   B   其他   ℃
( B+ G- l  @: A6 |" b  zGH3030   ≤0.12   19.0~22.0             ≤0.15   0.15~0.35   ≤1.0             800* z' `5 i; n! ^" ^+ {8 x1 B

, ^  R6 a9 r+ x: OGH4169   ≤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  ^& u$ w0 o' S( Z
. `7 |- t. s+ M( h# g
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         8507 Q, l/ ]+ }; y6 D* i# u1 s
- d6 P! e, V! }+ @& b
GH3044   ≤0.1   23.5~26.5       13.0~16.0   <1.5   ≤0.5   0.3~0.7   ≤4.0             900- v6 Q# i2 B9 T( ~3 l
: g, R4 H1 [, n+ Q
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
) a3 M: _7 Y8 f, T, ]$ a: J4 s! H. e1 ^5 f  q: R. K
GH4033   ≤0.06   19.0~22.0             0.55~0.95   2.2~2.7   ≤1.0       ≤0.01   Ce≤0.01   700~750, o, l5 D8 ?6 [" {, b' G. Q9 j; a$ C
3 I" r: d% @+ u' J. R2 U
GH4133   ≤0.07   19.0~22.0             0.7~1.2   2.5~3.0   ≤1.5   1.15~1.65   ≤0.01       700~750; @$ |) d6 N4 h; o1 O
, _, u" x- e5 x9 ?, p" I- u0 x
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   800~8501 h) Q3 X, l5 k; R. E0 D
4 L9 Z$ f1 D; p5 A; w7 V3 y
GH4049   ≤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  N8 y% \/ i- U7 |8 S% V
/ e( S9 }, J! c
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
$ x( J" V) {" y6 ^  o* N% ], I) I" f  M- C! f" `( _9 {4 ^+ d7 S" N
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
# ~* _! n$ ], M% I, ~9 k  u" P2 fCe0.02   950/ D4 y/ L+ O0 f7 B

3 e1 d4 i9 @; v7 L5 x$ i7 ?+ I6 SGH118   ≤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   9501 ^/ d, P) m# d8 g5 e
0 T2 _2 [0 S+ M) M8 V7 x+ {8 z
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
4 J5 [- ]5 B% g. h7 t
6 x9 U6 B; M1 B3 c" U% D4 MGH698   ≤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
- L! N. X( l  h2 B7 y1 k% B2 \& m
0 K8 N: @# M# p' |7 L8 GGH220   ≤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
) Q7 N3 P& i5 k, ?" t% @9 O( Z
8 F9 R% e1 {3 c' a$ r& p% b/ F6 O8 d[ 本帖最后由 asdolmlm 于 2006-6-17 14:21 编辑 ]

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