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    導(dǎo)航
    產(chǎn)品中心
    Nimonic
    Nimonic80A

    目  錄

     

    概述--------------------------------------------------------------- 3

    ----------1.1、材料牌號

    ----------1.2、相近牌號

    ----------1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    ----------1.4、化學(xué)成分

    ----------1.5、熱處理制度

    ----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)

    ----------1.7、熔煉與鑄造工藝

    ----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求

    特理及化學(xué)性能------------------------------------------------4

    ----------2.1、熱性能

    ----------2.2、密度

    ----------2.3、電性能

    ----------2.4、磁性能

    ----------2.5、化學(xué)性能

    力學(xué)性能---------------------------------------------------------4

    ----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

    ----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能

    ----------3.3、持久和蠕變性能

    ----------3.4、疲勞性能

    ----------3.5、彈性性能

    組織機構(gòu)---------------------------------------------------------6

    ----------4.1、相應(yīng)溫度

    ----------4.2、合金組織機構(gòu)

    ----------4.3、時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

    工藝性能與要求------------------------------------------------6

    ----------5.1、成形性能

    ----------5.2、焊接性能

    ----------5.3、零件熱處理工藝

    ----------5.4、表面處理工藝

    ----------5.5、切削加工與磨削性能

     

    GH80A概述

        GH80A是以鎳-鉻為基體,添加鋁、鈦形成γ′相彌散強化的高溫合金,除鋁含量略高外,其他與GH4033相近,使用溫度700~800℃,在650~850℃具有良好的抗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)動機轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。

        1.1 GH80A材料牌號 GH80A。

        1.2 GH80A相近牌號 Nimonic80A(英國)。

        1.3 GH80A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合金軋制環(huán)形件》

        WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》

        1.4 GH80A化學(xué)成分  見表1-1。                                                表1-1                                     %

    C

    Cr

    Ni

    Al

    Ti







    0.04~0.10

    18.0~21.0

    1.00~1.80

    1.8~2.7







    Co

    Fe

    B

    Mn

    Si

    P

    S

    Ag

    Bi

    Cu

    Pb

    不大于











    2.0

    1.50

    0.008

    0.40

    0.80

    0.020

    0.015

    0.0005

    0.0001

    0.20

    0.002

    注:B按計算量加入,允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

    1.5 GH80A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)+750℃±10℃,4h,空冷。

    表1-2

    材料類型

    固溶處理制度

    時效制度

    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

    熱加工用熱軋

    (或鍛制)棒材

    按制度①或②進行

    ①1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定,油冷或水冷或空冷。(正常情況,d≥40mm,油冷)

    ②1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定,空冷+1080℃±10℃,保溫30min,水冷


    冷拉棒材

    1080℃±10℃,保溫時間按表1-4規(guī)定,水冷或空冷。


    表1-3

    直徑/mm

    保溫時間/h

    直徑/mm

    保溫時間/h

    ≤3

    1

    >6~12.5

    4

    >3~6

    2

    >12.5

    8

    表1-4

    直徑或較小截面尺寸/mm

    保溫時間/min

    直徑或較小截面尺寸/mm

    保溫時間/min

    ≤15

    15~30

    >15~25

    30~45

    1.6 GH80A品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 供應(yīng)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。冷拉棒材供應(yīng)直徑8~45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8~36mm的六角形棒材。供應(yīng)外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應(yīng)厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm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)熱處理供應(yīng),其表面應(yīng)全部磨光或車光。機加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)。鐓鍛用冷拉棒材以冷拉并磨光狀態(tài)供應(yīng),機加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng),熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應(yīng)(對鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng),其表面粗糙度應(yīng)不小于3.2μm)。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應(yīng)。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應(yīng)。

    1.7 GH80A熔煉與鑄造工藝 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)熔煉加真空電弧重熔,或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。

    1.8 GH80A應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用作發(fā)動機轉(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。

    二、GH80A物理及化學(xué)性能    

    2.1 GH80A熱性能                                        

    2.1.1 GH80A熔化溫度范圍  熔點1405℃[1]。

    2.1.2 GH80A熱導(dǎo)率  見表2-1。

    表2-1[1]

    θ/℃

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    λ/(W/(m·℃))

    12.11

    13.83

    15.48

    16.75

    18.39

    20.93

    23.48

    25.57

    27.66

    2.1.3 GH80A線膨脹系數(shù) 見表2-2。

    2.2 GH80A密度 ρ=8.15g/cm3[2]。

    表2-2[2]

    θ/℃

    16~100

    16~200

    16~300

    16~400

    16~500

    16~600

    16~700

    α/10-6℃-1

    12.18

    12.86

    13.69

    14.08

    14.50

    14.94

    15.36

    2.3 GH80A電性能 室溫ρ=1.23×10-6Ω.m[1]。

    2.4 GH80A磁性能 無磁性。

    2.5 GH80A化學(xué)性能

    2.5.1 GH80A抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h的氧化速率見表2-3。

    表2-3[3]

    θ/℃

    700

    750

    800

    氧化速率/(g/(m2·h))

    0.037

    0.041

    0.047

    GH80A力學(xué)性能

    3.1 GH80A技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

    3.1.1 GH80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。

    表3-1

    技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    試樣串聯(lián)對數(shù)

    持久性能





    θ/℃

    σ/MPa

    斷裂時間/h





    單個值

    平均值

    范圍值(Rmax)=(F)·()





    WS9-7009-1996

    3

    750

    340

    ≥23

    ≥32

    ≤0.6×實際平均值

    3.1.1.1 GH80A當(dāng)按3.1.1條進行的持久試驗性能不合格時,應(yīng)按表3-2中任一試樣串聯(lián)對數(shù)組別進行重復(fù)試驗。其中應(yīng)減去初試不合格的試樣串聯(lián)對數(shù)。

    表3-2

    試樣串聯(lián)對數(shù)

    斷裂時間/h

    允許超出范圍或低于單個最小值的結(jié)果



    單個值

    平均值

    范圍值(Rmax)=(F)·()



    4

    ≥23

    ≥32

    ≤0.6×實際平均值

    1

    5

    ≥23

    ≥31

    ≤0.7×實際平均值

    0

    6

    ≥23

    ≥31

    ≤0.7×實際平均值

    1

     注:1 持久試驗可以用單個試樣進行試驗使所有試樣到斷裂為止,并利用這些試驗結(jié)果來計算平均值和范圍值。

    2 每個串聯(lián)對應(yīng)試驗至一個試樣斷裂為止,停止試驗,并利用這一斷裂試驗結(jié)果來計算平均值和范圍值。

    3 單個值中的最大值與最小值之差應(yīng)在范圍值內(nèi)。

    4 在各組試驗結(jié)果中,若有一個結(jié)果超過范圍值,而另一個結(jié)果低于單個最小值,則其所代表的材料拒收。

    3.1.2 GH80A熱軋、鍛制及冷拉棒材、軋制環(huán)形件規(guī)定的性能見表3-3。

    表3-3

    技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    拉伸性能

    室溫

    HBS

    持久性能






    θ/℃

    σb/MPa

    σP0.2/MPa

    δ5/%

    θ/℃

    σ/MPa

    t/h



    不小于

    不小于








    WS9-7011-1996

    WS9-7012環(huán)件-1996

    20

    1000

    620

    20

    285

    750

    340

    30

    注:對直徑不小于100mm的棒材,力學(xué)新跟能夠試樣允許在90mm方坯上切取。

    3.1.3 GH80A熱軋板材、冷軋薄板和帶材規(guī)定的性能見表3-4。

    3.1.4 GH80A生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)

    3.1.4.1 GH80A渦輪葉片用熱軋棒材750℃的持久性能統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-5。

    表3-4

    技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    拉伸性能

    室溫

    HBS

    持久性能







    θ/℃

    板材厚度/mm

    σb/MPa

    σP0.2/MPa

    δ5/%

    θ/℃

    σ/MPa

    t/h



    不小于

    不小于









    WS9-7095-1996

    20

    0.25~0.35

    1030

    -

    15

    280

    750

    340

    30

    >0.35~0.45

    1030

    -

    20







    >0.45~3.0

    1030

    640

    25







    >3.0~9.5

    1000

    620

    20







    注:持久試驗可在板坯或帶坯上進行。

    表3-5

    技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    斷裂時間/h




    max

    min


    WS9-7009-1996

    56.4

    85.5

    36.8

    3.1.4.2 GH80A熱軋棒材性能統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-6。

    表3-6

    技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    室溫拉伸性能

    室溫

    HBS











    σb/MPa

    σP0.2/MPa

    δ5/%













    max

    min


    max

    min


    max

    min


    max

    min

    WS9-7011-1996

    1135

    1190

    1080

    720

    775

    660

    31

    36

    28

    305

    321

    285

    注:合金冶煉工藝為真空感應(yīng)加電渣重熔。

    3.2 GH80A室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

    3.2.1 GH80A拉伸性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的典型拉伸性能見表3-7。

     表3-7[1]

    θ/℃

    20

    7001

    750

    800

    850

    900

    σb/MPa

    1125

    755

    680

    555

    410

    265

    σP0.2/MPa

    665

    540

    490

    430

    340

    195

    δ/%

    35

    10

    13

    17

    25

    37

    3.3 GH80A持久和蠕變性能

    3.3.1 GH80A高溫持久性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的持久強度見表3-8。

    表3-8[1]

    θ/℃

    650

    700

    750

    800

    850

    900

    1000

    σ100/MPa

    470

    394

    270

    193

    127

    58

    23

    σ300/MPa

    425

    343

    229

    154

    93

    -

    -

    3.3.2 GH80A高溫蠕變性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的典型蠕變性能見表3-9。

    3.4 GH80A疲勞性能 

    3.4.1 GH80A高周疲勞 渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后不同溫度下平均應(yīng)力為零的彎曲疲勞強度見表3-10。

    3.5 GH80A彈性性能

    3.5.1 GH80A彈性模量 見表3-11。

    表3-9[1]

    θ/℃

    t/h

    σ/MPa

    εp/%

    θ/℃

    t/h

    σ/MPa

    εp/%

    650

    100

    402

    0.1

    750

    100

    269

    1.0

    440

    0.2

    300

    181

    0.1




    460

    0.5

    201

    0.2





    465

    1.0

    224

    0.5





    300

    357

    0.1

    227

    1.0




    398

    0.2

    800

    100

    162

    0.1



    417

    0.5

    173

    0.2





    422

    1.0

    188

    0.5





    700

    100

    293

    0.1

    192

    1.0



    355

    0.2

    300

    127

    0.1




    386

    0.5

    139

    0.2





    391

    1.0

    150

    0.5





    300

    238

    0.1

    153

    1.0




    297

    0.2

    850

    100

    103

    0.1



    332

    0.5

    108

    0.2





    338

    1.0

    124

    0.5





    750

    100

    224

    0.1

    125

    1.0



    244

    0.2

    900

    100

    48

    1.0



    266

    0.5

    1000

    100

    12

    1.0



    表3-10

    θ/℃

    σ-1/MPa

    θ/℃

    σ-1/MPa



    N=107周

    N=108周

    N=107周

    N=108周



    20

    420

    400

    800

    320

    -

    700

    410

    385

    900

    150

    100

    800

    370

    325




    表3-11[2]

    θ/℃

    18

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    E/GPa

    222

    218

    214

    206

    200

    194

    189

    179

    四、GH80A組織結(jié)構(gòu)

    4.1 GH80A相變溫度                                       

    4.2 GH80A時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

    4.3 GH80A合金組織結(jié)構(gòu) 葉片毛坯按不同熱處理規(guī)范處理的組織特征:1080℃±10℃,8h,空冷處理:在1080℃時基體中的γ′相和一些M7C3及M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來,并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750~1000℃析出,也能獨立成核,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。

    1080℃±10℃,8h,空冷+700℃±5℃,16h,空冷處理:合金在固溶組織的基礎(chǔ)上經(jīng)700℃±5℃,16h時效,晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6,所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6,晶內(nèi)的γ′相也長大成球形質(zhì)點[4]。

    五、GH80A工藝性能與要求 

    5.1 GH80A成形性能 

    5.1.1 GH80A鍛造 合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120~1150℃,開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。

    5.1.2 GH80A熱軋板 軋制加熱溫度1120~1150℃,停軋溫度不低于930℃[2]。

    5.1.3 GH80A渦輪葉片的鍛造 渦輪葉片用毛坯應(yīng)按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑,待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱,裝爐溫度800℃±20℃,保溫60min,加熱溫度1090℃±10℃,保溫35min,開鍛溫度1090℃,停鍛溫度950℃,在臥鍛機上頂鍛,鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應(yīng)進行固溶處理,加熱溫度1130℃±10℃,保溫60min,空冷。吹砂后,再按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑,烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進行裝爐、加熱、保溫,并在曲柄壓力機上進行終鍛,鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。

    5.2 GH80A焊接性能 合金可以進行自動對接氬弧焊和縫焊。

    5.2.1 GH80A不加焊絲的自動鎢極氬弧焊(對接)規(guī)范見表5-1。

    表5-1[2]

    厚度/mm

    焊前狀態(tài)

    電流/A

    電壓/V

    焊速/(m/min)

    墊板

    氣體流量/(L/min)

    背面氣體流量/(L/min)

    鎢極直徑/mm

    焊嘴直徑/mm


    槽寬

    槽深










    1.2

    軟態(tài)

    55

    10~12

    0.21

    4.57

    1.5

    10~15

    5~6

    2~4

    10~14

    注:焊前用砂布打磨試樣并用丙酮清洗,厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲,一次焊接成形。

    5.2.2 GH80A縫焊規(guī)范見表5-2。

    表5-1[2]

    厚度/mm

    焊前狀態(tài)

    滾盤寬/mm

    功率級

    電壓/V

    脈沖格

    休止格

    熱量格

    焊接速度/(m/min)

    電極壓力/N











    1.2

    軟態(tài)

    5.5

    6.5

    3

    390

    15

    15

    5~8

    0.15

    8728

    5.2.3 GH80A焊接接頭的力學(xué)性能見表5-3。

    表5-3[2]

    焊接方法

    接頭方式

    厚度/mm

    焊前狀態(tài)

    焊后狀態(tài)

    接頭強度

    強度系數(shù)/%


    θ/℃

    σb/MPa







    自動氬弧焊

    對接

    1.2

    軟態(tài)

    1080℃±10℃,8h,空冷+750℃±5℃,4h,空冷

    20

    1138~1236

    100

    縫焊

    搭接

    1.2

    軟態(tài)

    20

    950~1080

    85


    注:本表數(shù)據(jù)時兩批板材,每批2個試樣的拉伸試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

    5.3 GH80A零件熱處理工藝 零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進行。對于板材、帶材的沖壓成形件,在每成形一次后需進行中間真空退火,1060℃±10℃,10min,氬氣風(fēng)扇冷卻,零件的最終熱處理是在真空爐中進行時效處理,750℃±10℃,4h,氬氣風(fēng)扇冷卻。對于葉片在固溶后(時效前)制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應(yīng)按規(guī)定的要求進行氬氣或氫氣保護表面退火,退火溫度1070~1090℃。

    5.4 GH80A表面處理工藝

    5.5 GH80A切削加工與磨削性能 GH80A具有良好的機加工性能,完全熱處理狀態(tài)具有好的機加工性能。


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