GH4738、GH738
GH4738
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一、GH4738介绍:
GH4738是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度小于815摄氏度。合金加入铬、钼和钴元素进行固溶强化,加入铝、钛元素形成沉淀强化相,加入硼、锆元素净化和强化晶界。合金有良好的高温强度。合金具有较高的耐热腐蚀性能和抗 氧 化性能,加工塑性良好和组织性能稳定。
二、GH4738应用和特性:
GH4738应用于航空、航天、石油、化工及发电等设备旋转部件等领域,如气压机叶片、涡轮,盘和大型螺栓等。合金在650-815摄氏度内的缺口持久表明,该合金无缺口敏感性。合金在时效后无新相析出,组织稳定。
三、GH4738相近牌号:
高温新名称 | 高温旧名称 | 耐蚀新名称 | 耐蚀旧名称 | 国标牌号 |
GH4738 | GH500 | |||
日本JIS | 美标ASTM | 美 标UNS、SAE | 德标DIN | 欧洲EN |
碳C | 硅Si | 锰Mn | 磷P | 硫 S | 铬Cr |
0.03-0.1 | ≤0.15 | ≤0.1 | ≤0.015 | ≤0.015 | 18-21 |
镍Ni | 钼Mo | 钴Co | 铜Cu | 铁Fe | 铌Nb |
余 | 3.5-5 | 12-15 | ≤0.1 | ≤2 | - |
硼B | 钛Ti | 铝Al | Zr | 钨W | 铈Ce |
0.003-0.01 | 2.75-3.25 | 1.2-1.6 | 0.02-0.08 | - | - |
5、GH738热处理制度:1080℃±10℃,4h,空冷+840℃,24h,空冷+760℃,16h,空冷。
6、GH738品种规格和供应状态:可生产棒材、型材、锻坯、环形件、厚板、薄板、带材、管材、丝材、砂型铸件、精密铸件和紧固件等,通常不经热处理交货,板材固溶处理后交货。
7、GH738熔炼和铸造工艺: 采用真空感应熔炼加真空电弧重熔工艺。
8、GH738应用概况与特殊要求: 该合金在国外广泛用于航空发动机和燃气轮机,主要用作涡轮叶片及涡轮盘等转动件,有成熟的使用经验。由于该合金含钴较高,在国内较少采用。
二、GH738物理及化学性能:
1、GH738热性能:
(1)、GH738熔化温度范围:1330~1360℃。
(2)、GH738热导率:见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
λ/(W/(m·℃)) | 16.8 | 18.3 | 20.2 | 22.4 | 24.1 | 25.3 | 28.0 |
表2-2[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
c/(J/(kg.℃)) | 515 | 540 | 573 | 603 | 640 | 665 | 707 |
表2-3[1]
θ/℃ | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 |
α/10-6℃-1 | 12.47 | 12.73 | 13.04 | 13.53 | 13.97 | 14.47 | 15.05 | 15.68 | 15.95 |
3、GH738电性能:
4、GH738磁性能:合金无磁性。
5、GH738化学性能:
(1)、GH738抗氧化性能:合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
(2)、GH738耐腐蚀性能:合金抗盐雾腐蚀能力良好。
表2-4[1]
θ/℃ | 900 | 1000 | ||||||
氧化速率/(g/(m2· h)) | 0.083 | 0.226 | ||||||
温度0/℃ | 20 | 600 | 700 | |||||
弹性模量E/GPa | 215 | 166 | 137 |
三、GH738力学性能:GH738技术标准规定的性能:见表3-1。
表3-1
拉伸性能 | HBS | 持久性能 | ||||||
θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | |
不小于 | 不小于 | |||||||
815 | 608 | 20 | 32 | 299~387 | 815 | 328 | 23 | 8 |
品种 | 热处理 | 温度0/°C |
拉伸强度Σb\MPa ≤ |
延伸率A/% ≥ |
断面收缩Z/%≥ |
热轧棒 | 供应状态 | 20 | 1035 | 25 | - |
四、GH738组织结构:
1、GH738相变温度:合金中γ′相的溶解温度为980~1050℃,开始从基体中析出温度为630℃,析出峰值温度为800℃。合金中M23C6碳化物相的开始析出温度为700℃,完全溶解温度为1020℃。
2、GH738时间-温度-组织转变曲线:
3、GH738合金组织结构:
经标准热处理后,除奥氏体基体外,该合金经650℃和730℃长期时效至3000h,γ′相的数量变化不明显,分别约有3%和1%左右的补充析出,γ′相大小分别从146nm长大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6转化,碳化物总量略有增加,从时效前占基体总量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在长期时效过程中无新相析出,组织稳定。
五、GH738工艺性能与要求:
1、GH738成型性能:
(1)、GH738合金塑性图见图5-1。
(2)、GH738合金的再结晶图见图5-2。
(3)、GH738该合金热加工塑性良好,是比较好成形的镍基高温合金。锻造开坯加热温度1150~1170℃,适宜的热加工温度为1040~1170℃,终锻温度不低于1000℃。涡轮叶片锻造温度通常采用1070~1110℃范围,模锻最小变形量应大于25%。应避免在高温(1180℃)下小变形量(约10%)热加工,此时可能在晶界上形成连续的MC型碳化物薄膜,导致缺口敏感。在较低温度下(980~1080℃)热变形,晶界上很少形成MC碳化物薄膜,只有不连续的M23C6型碳化物,热处理后可获得均匀的4~5级晶粒度,综合性能良好。
2、GH738零件热处理工艺: 零件热处理时应注意防止零件表面元素贫化,加热应均匀。
3、GH738表面处理工艺: 该合金用做涡轮叶片和涡轮盘等转动件时,为了提高疲劳性能,进行氩气保护消除应力退火,以及喷丸处理。为提高涡轮叶片耐燃气腐蚀及热疲劳性能,可进行扩散渗铝处理。
七、GH4738加工处理和焊接性能:
合金焊接较为困难,可采用氩弧焊焊接。一般在固溶状态下焊接并采用同种合金作为焊丝。热处理后的焊缝高温强度比母材热处理后的强度稍低,因此焊缝不应处于高应力部位。焊后的部件需再此进行固溶处理。
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