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GH80A高温合金
GH80A概述
是以镍-铬为基体，添加铝、钛形成r相弥散强化的高温合金，除铝含量略高外，其他与GH4033相近，使用温度700～800℃，在650～850℃具有良好的搞蠕变性能和抗氧化性能。该合金冷热加工性能良好，主要供应热轧棒材、冷拉棒材、热轧板材、冷轧板材、带材以及环形件等，用于制造发动机转子叶片、导向叶片支座、螺栓、叶片锁板等零件。[1]
1.1 材料牌号
GH80A
1.2 相近牌号
Nimonic80A(英国)
1.3 材料的技术标准
WS9-7009-1996《GH80A合金涡轮叶片用热轧棒材》
WS9-7011-1996《GH80A合金热轧、锻制及冷拉棒材》
WS9-7012环件-1996《GH80A合金轧抽环形件》
WS9-7095-1996《GH80A合金热轧板材、冷轧薄板和带材》
1.4 化学成分
表1-1
|
C |
Cr |
Ni |
Al |
Ti |
|
0.04～0.10 |
18.0～21.0 |
余 |
1.00～1.80 |
1.8～2.7 |
|
Co |
Fe |
B |
Mn |
Si |
P |
S |
Ag |
Bi |
Cu |
Pb |
|
≤2.0 |
≤1.5 |
≤0.008 |
≤0.40 |
≤0.80 |
≤0.020 |
≤0.015 |
≤0.0005 |
≤0.0001 |
≤0.20 |
≤0.002 |
1.5 热处理制度
叶片用棒材为：1080℃±10℃，8h，空冷+700℃±5℃，16h，空冷。热轧、锻制及冷拉棒材，按表1-2的规定进行。轧制环件：（1050～1080℃）±10℃，不大于2h，水冷+750℃±5℃(或+700℃±5℃),4h(或16h)，空冷。热轧板材、冷轧薄板和带材为：供应状态+700℃±10℃，4h，空冷。
表1-2
|
材料类型 |
固溶处理制度 |
时效制度 |
|
热加工用热轧（或锻制）棒材 |
1080℃±10℃，8h，空冷 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷 |
|
热加工用热轧（或锻制）棒材 |
按制度①或②进行 ①1080℃±10℃,保温时间按表1-3规定，油冷或水冷或空冷。 （正常情况，d≥40mm，油冷） ②1080℃±10℃,保温时间按表1-3规定，空冷+1080℃±10℃。 保温30min，水冷 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷 |
|
冷拉棒材 |
1080℃±10℃,保温时间按表1-4规定，水冷或空冷。 |
700℃±5℃,16h,空冷或 750℃±5℃，4h，空冷 |
表1-3
|
直径/mm |
保温时间/h |
直径/mm |
保温时间/h |
|
≤3 |
1 |
>6～12.5 |
4 |
|
>3～6 |
2 |
>12.5 |
8 |
表1-4
|
直径或较小截面尺寸/mm |
保温时间/min |
直径或较小截面尺寸/mm |
保温时间/min |
|
≤15 |
15～30 |
>15～25 |
30～45 |
1.6 品种规格
直径d20～55mm的叶片用热轧棒材、直径不大于300mm的热轧或锻制棒材。
冷拉棒材直径8～45mm圆棒及内切圆直径d8～36mm的六角形棒材。
外径1000mm、内径900mm、、高度130mm的轧制形件。
厚度不大于9.5的热轧板材、厚度不大于4.0的冷轧薄板材，厚度不大于0.8mm的冷轧带材。
叶片用热轧棒材不经热处理，其表面应全部磨光或车光。
机加工用热轧棒材以固溶处理并除氧化皮状态。
镦锻用冷拉棒材以冷拉磨光状态，机加工用冷拉棒材以冷拉经固溶处理并除氧化皮状态，热加工用棒材以制造状态并除氧化皮（对锻造厂用棒材应车光后供应，其表面粗糙度不小于3.2）。
轧制环形件以固溶处理和粗加工状态。
热轧板材、冷轧板材和带材经软化处理、碱酸洗、切边和平整左矫直。
1.7 熔炼和铸造工艺
叶片用棒材和板材采用真空感应熔炼加电渣重熔工艺。轧制环形件与热轧、锻制及冷拉棒材采用感应熔炼加电渣重熔，或真空感应加真空电弧重熔，或真空感应熔炼加电渣重熔工艺。
1.8 应用概况与特殊要求
该合金主要用作发动机转子叶片、导向叶片支座、扇形件安装环、螺栓、叶片锁板等零件。
物理及化学性能
2.1 热性能
2.1.1 熔化温度范围 熔点1405℃
2.1.2 热导率 见表2-1。
表2-1
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m·C）） |
12.11 |
13.83 |
15.48 |
16.75 |
18.39 |
20.93 |
24.48 |
25.57 |
27.66 |
2.1.3、GH80A线膨胀系数 见表2-2表2-2
|
θ/℃ |
16～100 |
16～200 |
16～300 |
16～400 |
16～500 |
16～600 |
16～700 |
|
α/10-6C-1 |
12.18 |
12.86 |
13.69 |
14.08 |
14.50 |
14.94 |
15.36 |
2.2、密度
ρ=8.15g/cm3
2.3、电性能
室温ρ=1.23×10-6Ω.m。
2.4、磁性能
无磁性
2.5、化学性能
抗氧化性能 在空气介质中试验100h的氧化速率
表2-3。
|
试验时间/h |
700 |
750 |
800 |
|
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.037 |
0.041 |
0.047 |
3、组织结构
4.1、变相温度
4.2、时间-温度-组织转变曲线
4.3、合金组织结构 叶片毛坯按不同的热处理规范处理的组织特征：1080℃±10℃，8h，空冷处理；在1080℃时基体中的γ相和一些M7C3及M23C5型晶界碳化物溶入固溶体。在冷却过程中晶界形成M7C3及M23C6型富铬碳化物。M7C3大约在1000℃以上沉淀出来，饼子较低温度下转变为M23C6，M23C6在750~1000℃析出，也能独立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃，8h，空冷处理后，晶界上呈现出不连续状态的M7C3和M23C6，晶内有γ相和MC。
5、工艺性能与要求
5.1、成形性能
5.1.1、锻造 合金具有良好的锻造性能，钢锭加热温度在1120~1150℃，开锻温度不低于1000℃。停锻温度不低于950℃。
5.1.2、热轧板 轧制加热温度1120~1150℃，停轧温度不低于930℃。
5.2、焊接性能 合金可以进行自动对接氩弧焊和缝焊。
