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GH4169/GH169/Inconel 718 鎳基變形高溫合金
    發(fā)布時間: 2020-11-04 09:43    

GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金,在-253700溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性,能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)中,在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。

GH4169/GH169/Inconel 718 鎳基變形高溫合金

 

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GH4169/GH169/Inconel 718 鎳基變形高溫合金

中國牌號:GH4169/GH169、GH169 (GH4169)

美國牌號:Inconel 718/UNS NO7718

法國牌號:NC19FeNb

 

一、GH4169 概述
    GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金,在-253700溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性,能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)中,在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。

    該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程,就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等??芍瞥杀P、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等零部件在航空上長期使用。    

    1.1 GH4169 材料牌號  GH4169(GH169)

    1.2 GH4169 相近牌號  Inconel 718(美國),NC19FeNb(法 國)

    1.3 GH4169 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    1.4 GH4169 化學(xué)成分  該合金的化學(xué)成分分為3類:標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分,見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮,從而減少碳化鈮的數(shù)量,減少疲勞源和增加強化相的數(shù)量,提高抗疲勞性能和材料強度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量,提高材料純度和綜合性能。

    核能應(yīng)用的GH4169合金,需控制硼含量(其他元素成分不變),具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當(dāng)ωB≤0.002%時,為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別,合金牌號為GH4169A。
                                 1-1[1]                                        %

 

類別

C

 Cr

 Ni

 Co

 Mo

Al

 Ti

 Fe

標(biāo)準(zhǔn)

0.08

17.0~21.0

50.0~55.0

1.0

2.80~3.30

0.30~0.70

0.75~1.15

優(yōu)質(zhì)

0.02~0.06

17.0~21.0

50.0~55.0

1.0 

2.80~3.30

0.30~0.70

0.75~1.15

高純

0.02~0.06

17.0~21.0

50.0~55.0

1.0

2.80~3.30

0.30~0.70

0.75~1.15

類別

Nb

B

Mg

 Mn

Si

P

S

 Cu

Ca

不大于

標(biāo)準(zhǔn)

4.75~5.50

0.006

0.01

0.35

0.35

0.015

0.015

0.30

0.01

優(yōu)質(zhì)

5.00~5.50

0.006

 0.01

0.35

0.35

0.015

0.015

0.30

0.01

高純

5.00~5.50

0.006

0.005

0.35

0.35

0.015

0.002

0.30

0.005

 

類別

Bi

Sn

Pb

Ag

 Se

Te

Tl

N

 O

不大于

標(biāo)準(zhǔn)

---

---

0.0005

---

0.0003

---

---

---

---

優(yōu)質(zhì)

0.001

0.005

0.001

0.001

0.0003

---

---

0.01

0.01

高純

0.00003

0.005

0.001

0.001

0.0003

0.00005

0.0001

0.01

0.005

 

 

 1.5 GH4169 熱處理制度 合金具有不同的熱處理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量,從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類:

        Ⅰ(10101065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。

    經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內(nèi)均無δ相,存在缺口敏感性,但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。

(950980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。

經(jīng)此制度處理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是最常用的熱處理制度,也稱為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。

720℃±5℃8h,50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。

    經(jīng)此制度處理后,材料中的δ相較少,能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。

    1.6 GH4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)模鍛件(盤、整體鍛件)、餅、環(huán)、棒(鍛棒、軋棒、冷拉棒)、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤狀交貨。

    1.7 GH4169 熔煉和鑄造工藝 合金的冶煉工藝分為3類:真空感應(yīng)加電渣重熔;真空感應(yīng)加真空電弧重熔;真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據(jù)零件的使用要求,選擇所需的冶煉工藝,滿足應(yīng)用要求。

1.8 GH4169 應(yīng)用概況與特殊要求 制造航空和航天發(fā)動機中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動件,如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件;制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架;制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。

 

    近年來,在對該合金研究不斷深化和對該合金應(yīng)用不斷擴大的基礎(chǔ)上,為提高質(zhì)量和降低成本,發(fā)展了很多新工藝:真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝,有效減輕鈮偏析;采用噴射成型工藝,生產(chǎn)環(huán)件,降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期;采用超塑成型工藝,擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。

二、GH4169 物理及化學(xué)性能

    2.1 GH4169 熱性能

    2.1.1 GH4169 熔化溫度范圍  12601320℃。

    2.1.2 GH4169 熱導(dǎo)率  見表2-1。

                                                                                                                  2-1[2]

θ/℃

11

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

λ/W/))

13.4

14.7

15.9

17.8

18.3

19.6

21.2

22.8

23.6

7.6

30.4

2.1.3 GH4169 比熱容 見表2-2

2.1.4 GH4169線膨脹系數(shù) 見表2-3;

    2.2 GH4169密度  ρ=8.24g/cm3

    2.3 GH4169電性能  

                                                                                                              2-2[2]

θ/℃

300

400

500

600

700

800

900

1000

c/J/kg·))

481.4

493.9

514.8

539.0

573.4

615.4

657.2

707.4

                                                                   2-3[2]

θ/℃

20100

20200

20300

20400

20500

20600

20700

20800

20900

201000

α/10-6℃-1

11.8

13.0

13.5

14.1

14.4

14.8

15.4

17.0

18.4

18.7

    2.4 GH4169磁性能  合金無磁性。
     2.5 GH4169化學(xué)性能

    2.5.1 GH4169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

                                                2-4

θ/℃

600

700

800

900

1000

氧化速率/(g/(m2·h))

0.0176

0.0277

0.0351

0.0961

0.1620




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