Nimonic/GH93沉淀硬化鎳基高溫合金

GH93概述

GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金，具有較高的強度和較好的組織穩(wěn)定性，在815℃以下使用，綜合性能良好。用于航空發(fā)動機的渦輪葉片，小型發(fā)動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好，可以供應(yīng)板材、棒材和鍛件。

1.1 GH93材料牌號 GH93。

1.2 GH93相近牌號 Nimonic93(英國),NCK2OTA(法國）。

1.3 GH93材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

C3S 163-1985《GH93合金熱軋和鍛制棒材》(長城鋼廠三分廠）

C3S 164-1985《GH93合金冷軋薄板》(長城鋼廠三分廠）

1.4 GH93化學(xué)成分 見表1-1。

注：B按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 GH93熱處理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。

1.6 GH93品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d20～22mm熱軋棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下鍛材和鍛件，板材為固溶狀態(tài)交貨，其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。

1.7 GH93熔煉與鑄造工藝 真空感應(yīng)熔煉＋真空電弧或電渣重熔工藝。

1.8 GH93應(yīng)用概況與特殊要求 該合金制造的航空發(fā)動機零部件，在英國及法國有所采用，國內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。

二、GH93物理及化學(xué)性能

2.1 GH93熱性能

2.1.1 GH93熔化溫度范圍 1360～1390℃。

2.1.2 GH93熱導(dǎo)率 見表2-1。

2.2 GH93密度 ρ=8.19g/cm3。

2.3 GH93電性能

2.4 GH93磁性能 合金無磁性。

2.5 GH93化學(xué)性能

2.5.1 GH93抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-4。

2.5.2 GH93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。

注：試驗方法按YB48-1964。

GH93力學(xué)性能

3.1 GH93技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。

3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-2。

注：長城鋼廠三分廠數(shù)據(jù)。

3.2 GH93室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.1 GH93拉伸性能 見表3-3。

3.2.2 GH93沖擊性能

3.2.2.1 GH93d22mm棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的沖擊性能見表3-4。 

3.3.1 GH93高溫持久性能 

3.3.1.1 GH93該合金的熱強參數(shù)綜合曲線見圖3-1。3.3.1.2 GH93鍛材和軋材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)不同溫度的持久性能見表3-5。

3.3.1.3 GH93鍛材縱向和橫向試樣的持久強度相近，但橫向試樣的持久塑性低于縱向試樣。鍛材在650℃和750℃均無缺口敏感性。

3.3.1.4 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的持久強度見表3-6。 

注：根據(jù)熱強參數(shù)綜合曲線和試驗值確定。

3.3.2 GH93高溫蠕變性能

3.3.2.1 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的蠕變性能

四、GH93組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。

4.2 GH93時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 GH93合金組織結(jié)構(gòu) 在奧氏體基體上析出γ′相，M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界，MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。

五、GH93工藝性能與要求

5.1 GH93成形性能 該合金熱加工塑性良好，在1050～1150℃溫度范圍內(nèi)，允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130～1150℃，終鍛溫度不低于950℃，軋制加熱溫度1150～1170℃，終軋溫度不低于1000℃。

5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接，固溶狀態(tài)焊接性尚好，焊后應(yīng)消除應(yīng)力并進(jìn)行時效處理。

5.3 GH93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經(jīng)固溶處理，機加工后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行時效

處理，也可以用餅坯經(jīng)完全熱處理后進(jìn)行機加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫，冷卻時出爐后分散冷卻。