GH3625是以鉬、鈮為主要強化元素的固溶強化型鎳基變形高溫合金,具有優(yōu)良的耐腐蝕和搞氧化性能,從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能,并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕。因此,可廣泛用于制造航空發(fā)動機零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備。合金的加工和焊接性能良好,可供應(yīng)各種板材、棒材、管材、絲材、帶材和鍛件。
中國牌號:GH3625/GH625、GH625 (GH3625)
美國牌號:Inconel625/UNS NO6625
法國牌號:NC22DNb
德國牌號:W.Nr.2.4856
一、GH3625概述
GH3625是以鉬、鈮為主要強化元素的固溶強化型鎳基變形高溫合金,具有優(yōu)良的耐腐蝕和搞氧化性能,從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能,并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕。因此,可廣泛用于制造航空發(fā)動機零部件、宇航結(jié)構(gòu)部件和化工設(shè)備。合金的加工和焊接性能良好,可供應(yīng)各種板材、棒材、管材、絲材、帶材和鍛件。
1.1 GH3625材料牌號 GH3625(GH625)。
1.2 GH3625相近牌號 Inconel625,UNS NO6625(美國)、NC22DNb(法國)、W.Nr.2.4856(德國)。
1.3 GH3625材料的技術(shù)標準
1.4 GH3625化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1 %
C |
Cr |
Ni |
Co |
Mo |
Al |
Ti |
Nb |
Fe |
Mn |
Si |
P |
S |
Cu |
不大于 |
不大于 |
||||||||||||
≤0.10 |
20.0~23.0 |
余 |
≤1.00 |
8.0~10.0 |
0.40 |
0.40 |
3.15~4.15 |
5.00 |
0.50 |
0.50 |
0.015 |
0.015 |
0.07 |
1.5 GH3625熱處理制度 棒材:950~1030℃,空冷或水冷;或1090~1200℃,空冷或水冷固溶處理。板材:950~1030℃,空冷;或1090~1200℃,空冷。管材:推薦退火溫度:960~1030℃,空冷或水冷。
1.6 GH3625品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可供應(yīng)d25~80mm的棒材和δ0.8~10.5mm的板材,也可供應(yīng)d6~40mm的無縫(焊)管。棒材不經(jīng)熱處理但以車光或磨光狀態(tài)交貨;板材經(jīng)固溶、精整后供應(yīng);管材經(jīng)固溶、酸洗(或光亮退火)后供貨。
1.7 GH3625熔煉與鑄造工藝 合金采用真空感應(yīng)爐熔煉加電渣重熔或真空感應(yīng)爐加真空電弧重熔工藝生產(chǎn)。
1.8 GH3625應(yīng)用概況與特殊要求 該合金用于制造發(fā)動機機匣、導(dǎo)向葉片、安裝邊和筒體、燃油總管等零部件,已通過實際應(yīng)用考核,最高使用溫度為950℃;合金在550~700℃長期使用后有一定的時效硬化現(xiàn)象,導(dǎo)致合金塑性有一些下降。
二、GH3625物理及化學(xué)性能
2.1 GH3625熱性能
2.1.1 GH3625熔化溫度范圍 1290~1350℃[1]。
2.1.2 GH3625熱導(dǎo)率 見圖2-1。
2.1.3 GH3625比熱容 見圖2-2。
2.1.4 GH3625線膨脹系數(shù) 見圖2-3。
2.2 GH3625密度 ρ=8.44g/cm3。
2.3 GH3625電性能 合金電阻率見圖2-4。
2.4 GH3625磁性能 合金無磁性。
2.5 GH3625化學(xué)性能
2.5.1 GH3625抗氧化性能 合金具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能,高溫下在空氣介質(zhì)中循環(huán)氧化后合金的重量變化見表2-1。
表2-1[1]
循環(huán)氧化時間/h |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
重量變化/% |
980℃ |
+0.086 |
+0.065 |
+0.065 |
+0.048 |
+0.021 |
- |
+0.030 |
-0.081 |
1095℃ |
-0.182 |
-1.086 |
-3.335 |
-5.399 |
-6.566 |
-10.066 |
- |
- |
注:循環(huán)氧化加熱15min,冷卻5min為一循環(huán)。
2.5.2 GH3625抗腐蝕性能 合金具有良好的耐海水腐蝕性能,見表2-2。合金還耐各種鹽類溶液的腐蝕。此外,還有良好的耐硝酸及磷酸腐蝕的能力,對加熱至沸點以下的鹽酸和低濃度的硫酸腐蝕也有相當?shù)目沽?/span>[2]。
表2-2[1]
試驗天數(shù) |
試樣類型 |
重量損失/g |
局部腐蝕程度 |
試驗天數(shù) |
試樣類型 |
重量損失/g |
局部腐蝕程度 |
在靜止海水中 |
在流動海水中(0.61m/s) |
||||||
180 |
光滑的 帶縫隙的 |
0.05 0.05 |
無 無 |
180 |
光滑的 帶縫隙的 |
0.04 0.05 |
無 無 |
365 |
光滑的 帶縫隙的 |
0.02 0.04 |
無 無 |
365 |
光滑的 帶縫隙的 |
0.01 0.02 |
無 無 |
注:光滑試樣是指6.4mm×100mm×300mm焊有圓形焊縫的平板試樣,焊前在980℃退火。帶縫隙的試樣是指用32mm的纖維墊圈以螺栓固定在板面中心。
三、GH3625力學(xué)性能
GH3625技術(shù)標準規(guī)定的性能 見表3-1。
表3-1
品種 |
拉伸性能 |
持久性能 |
硬度 |
||||||
θ/℃ |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
θ/℃ |
σ/MPa |
t/h |
δ5/% |
||
不小于 |
不小于 |
||||||||
棒材① |
20 |
830 |
410 |
30 |
815 |
114 |
23 |
15 |
HB≤290 |
板材② |
20 |
830 |
410 |
30 |
815 |
114 |
23 |
15 |
HV≤305 |
棒材 |
20 |
830 |
410 |
30 |
Q/3B 4078-1992 |
- |
|||
板材 |
20 |
825 |
415 |
30 |
Q/3B 4077-1992 |
- |
|||
管材 |
20 |
825 |
415 |
35 |
Q/3B 4080-1992 |
HRC≤25 |
① 標準Z9-0105-1990。 ②標準Z9-0104-1990和GJB 3317-1998。
四、GH3625組織結(jié)構(gòu)
4.1 GH3625相變溫度
4.2 GH3625時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 GH3625合金組織結(jié)構(gòu) 合金在固溶狀態(tài)的組織為奧氏體基體和少量的TiN、NbC、和M6C相,經(jīng)650~900℃長期時效后,所析出的相為γ"、δ、M23C6和M6C。在650~700℃長期時效后
主要析出γ",使合金室溫、高溫強度明顯提高,塑性有所下降,但仍保持較高水平;780~850℃時效后主要析出δ相,雖然強度有所提高,但合金塑性下降較多。900℃時效后只有少量的析出相,因此力學(xué)性能與固溶狀態(tài)相近。δ相為正交結(jié)構(gòu)片狀Ni3Nb,并以針狀魏氏體組織存在[1,7]。
五、GH3625工藝性能與要求
5.1 GH3625成形性能 合金的冷熱成形性能良好。鋼錠鍛造加熱溫度為1120℃,開鍛溫度不低于1030℃,停鍛溫度不低于930℃;模鍛時,最終變形量應(yīng)不小于15%~20%。軋制加熱溫度為1120~1160℃,開軋溫度不低于1050℃,停軋溫度不低于930℃,薄板冷軋半成品變形量為25%~30%,成品變形量不小于30%。中間及成品淬火溫度為1100℃±10℃[1,8]。
5.2 GH3625焊接性能 合金焊接性能良好,可在保護氣氛下用鎢極或本合金作添料進行氬弧焊接,也可用釬焊連接及電阻縫焊。
5.3 GH3625零件熱處理工藝 消除應(yīng)力:900℃;退火:930~1040℃,1h;固溶處理:1090~1200℃,空冷或水冷。當合金在不高于650℃工作時,可根據(jù)要求采用熱軋、冷軋或退火狀態(tài)的材料。當工作溫度在650℃以上時,對要求具有較好的疲勞性能和抗拉強度的零部件可采用退火工藝,對要求具有較好蠕變和持久性能的零件可采用固溶處理。
5.4 GH3625表面處理工藝 除去合金表面氧化皮時先堿洗,再在硝酸-氫氟酸-水溶液中酸洗。
5.5 GH3625切削加工與磨削性能 應(yīng)采用硬質(zhì)合金或高速鋼刀具。所用切削工具應(yīng)具有正前角。高速切削加工時推薦用水基冷卻液,低速切削加工時推薦用較粘稠的冷卻液。
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