服務(wù)熱線(xiàn)
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GH605-GH5605
一、GH605概述
GH605是以20Cr和15W固溶強化的鈷基高溫合金,在815℃以下具有中等的持久和蠕變強度,在1090℃以下具有優(yōu)良的性能,同時(shí)具有滿(mǎn)意的成形、焊接等工藝性能。適用于制造航空發(fā)動(dòng)機燃燒室和導向葉片等要求中等強度和優(yōu)良的高溫性能的熱端高溫零部件。也可在航天發(fā)動(dòng)機和航天飛機上使用??缮a(chǎn)供應各種變形產(chǎn)品,如薄板、中板、帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。
1.1GH605材料牌號GH605。
1.2GH605相近牌號L605,HS25,WF-11,AlS1670,UNSR30605()、KC20WN(法國)。
1.3GH605材料的技術(shù)標準
WS97053-1996《GH605合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》
Q/5B4021-1992《GH605合金環(huán)形鍛件技術(shù)條件》
Q/5B4031-1992《GH605合金棒材》
Q/5B4032-1992《GH605合金帶材》
Q/5B4033-1992《GH605合金帶材(硬態(tài))》
Q/5B4059-1992《GH605高溫合金冷拉焊絲》
1.4GH605化學(xué)成分見(jiàn)表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni | W | Co | Mn | Fe | Si | P | S |
不大于 | |||||||||
0.05~0.15 | 19.0~21.0 | 9.0~11.0 | 14.0~16.0 | 余 | 1.0~2.0 | 3.0 | 0.40 | 0.040 | 0.030 |
1.5GH605熱處理制度板材、帶材:1175~1230℃,快速冷卻;環(huán)形件:1175~1230℃,保溫不少于15min,水冷或快速空冷;棒材(機加工用):1175~1230℃,快速冷卻。
1.6GH605品種規格與供應狀態(tài)可以供應δ≤14mm的熱軋中板、δ≤4mm的冷軋板材、δ0.05~0.80mm的冷軋帶材、δ0.20~0.80mm的冷硬帶材、d0.2~10.0mm的焊絲、d≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環(huán)形件。中板和薄板經(jīng)固溶、堿酸洗、切邊后供應;帶材經(jīng)固溶、堿酸洗、切邊后成卷供應;冷硬帶材經(jīng)固溶、冷軋、退火、拋光和切邊后供應;焊絲以硬態(tài)、半硬態(tài)、固溶加酸洗、光亮固溶處理狀態(tài)成盤(pán)交貨,也可以直條交貨;環(huán)形件經(jīng)固溶處理粗加工或除氧化皮后供應;機加工用棒材經(jīng)退火后酸洗或磨光后供應,熱加工用棒材可經(jīng)退火并磨光后交貨。
1.7GH605熔煉與鑄造工藝合金采用電弧爐或非真空感應爐熔煉后再經(jīng)電渣重熔,或采用真空感應熔煉加電渣重熔。
1.8GH605應用概況與特殊要求主要在引進(jìn)機種上使用,用于制造導向葉片、渦輪外環(huán)、外壁、渦流器、封嚴片等高溫零部件。該合金對硅含量很敏感,硅可促使合金在760~925℃之間暴露時(shí)形成Co2W型L相,從而使合金的室溫塑性下降,因此合金中的硅含量應控制小于0.4%。
二、GH605物理及化學(xué)性能
2.1GH605熱性能
2.1.1GH605熔化溫度范圍1330~1410℃[1]。
2.1.2GH605熱導率見(jiàn)圖2-1。
2.1.3GH605比熱容合金于20~100℃時(shí)的比熱容c=377J/(kg?℃)[1,2,3]。
2.1.4GH605線(xiàn)膨脹系數見(jiàn)表2-1。
表2-1[4]
θ/℃ | 20~200 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 | 20~1000 | 20~1100 |
α/10-6℃-1 | 12.9 | 13.8 | 14.2 | 14.6 | 15.1 | 15.7 | 16.3 | 17.0 | 17.8 |
2.2GH605密度ρ=9.13g/cm3[1,3]。
2.3GH605電性能
2.3.1GH605不同溫度的電阻率見(jiàn)表2-2。
2.3.2GH605冷加工量為25%的合金在低溫下的電阻率見(jiàn)圖2-2。
2.4GH605磁性能合金無(wú)磁性。
表2-2[2]
θ/℃ | 25 | 400 | 800 | 1000 |
ρ/(10-6Ω?m) | 2.30 | 2.62 | 2.87 | 2.91 |
2.5GH605化學(xué)性能
2.5.1GH605性能
2.5.1.1GH605合金適合在噴氣發(fā)動(dòng)機和燃氣渦輪的環(huán)境中工作,在間斷式條件下工作時(shí)和碳化的低溫度為870℃,在空氣條件下連續工作時(shí)可耐1090℃的高溫。合金也可在海洋氣氛中工作。
2.5.1.2GH605在760~1200℃的靜止空氣中作試驗時(shí)的氧化增重見(jiàn)圖2-3。
2.5.1.3GH605在靜止空氣中作試驗時(shí)的氧化深度見(jiàn)表2-3。
表2-3[1]
氧化條件 | 氧化深度/(mm/單邊) | ||||
θ/℃ | t/h① | 氧化皮 | 沿晶氧化 | 合金貧化層 | 總深度② |
850 950 | 500 500 | 0.005 0.010 | 0.008 0.020 | 0.008 0.038 | 0.013 0.048 |
1000 | 500 1000 5000 10000 | 0.025 0.018 0.051 0.051(0.051)③ | 0.025 0.091 0.102 0.102 | 0.056 0.091 0.102 0.102 | 0.081 0.109 0.153 0.203 |
1150 | 500 3000 | 0.041 - | 0.038 - | 0.076 - | 0.117 4.445 |
①500h,3000h用的試樣為直徑6.35~12.7mm的圓試樣,其余試樣為厚1.5~2.0mm的試片。
②總深度為氧化皮加上沿晶氧化或合金貧化層深度中的較大者。
③括號中為剝落的氧化皮深度。
2.5.1.4GH605由d12.7mm的棒材加工的楔形試樣,在爐中1090℃的靜止空氣中加熱3min,在空氣中冷卻不少于3min。循環(huán)試驗總共為2000周(在高溫下時(shí)間為100h);另一組試樣在旋轉式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗,轉速為1000r/min,在溫度為1090℃的0.3馬赫數的燃燒產(chǎn)物中保持3min,然后以0.7馬赫數的冷空氣吹3min,試驗后試樣的重量變化見(jiàn)圖2-4。
2.5.1.5GH605GH605、GH5188和GH3536三種合金的楔形試樣,在爐中的高溫靜止空氣中在溫度下試驗1h后,在空氣中冷卻不小于40min,總的循環(huán)次數為100周;另一組試樣在旋轉式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗,轉速為1000r/min,在溫度下于0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中保持1h,然后以0.7馬赫的冷空氣吹3min,交替試驗100周后試樣的重量損失見(jiàn)圖2-5。
2.5.1.6GH605退火的板材在燃氣速度為61~85m/s、空氣:燃料=45:1~55:1的燃燒試驗裝置中,試樣在試驗時(shí)以30r/min的轉速旋轉,并每隔30min在加熱至試驗溫度后,用冷空氣吹冷至260℃以下,如此在870~1040℃分別循環(huán)試驗100h后的動(dòng)態(tài)氧化試驗結果見(jiàn)圖2-6。
2.5.1.7GH605固溶處理的δ0.25~0.51mm板材在壓力為1103Pa的空氣中于980℃靜態(tài)暴露后的氧化特征見(jiàn)圖2-7。
2.5.2GH605耐腐蝕性能
2.5.2.1GH605GH605合金在含1%的柴油和含5-6海鹽的空氣中于870~1040℃下在燃燒裝置上作動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗的結果見(jiàn)圖2-8。GH605、GH3536等5種合金板材,在燃氣速度為4m/s,燃燒空氣種含5-6或5-5海鹽,N0.2號燃油中含0.3%~0.45%,空氣-油的比例為30:1,試驗中試樣旋轉,并每隔1h試樣從900℃用冷空氣吹冷至260℃以下,如此在燃燒裝置上循環(huán)試驗200h后的動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗結果見(jiàn)圖2-9。
三、GH605力學(xué)性能
GH605技術(shù)標準規定的性能見(jiàn)表3-1。
表3-1
品種 | 室溫拉伸性能 | 硬度HV | 815℃持久性能 | 晶粒度/級 | 性能 | ||||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/MPa | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||||
中板、薄板、帶材 | ≥890 | 370~550 | ≥35 | ≤290 | 165 | ≥24 | ≥10 | ≥2.5(1) | 彎曲 |
冷硬帶材* B級 | ≥1500 ≥1700 | ≥1300 ≥1500 | ≥5 ≥3 | 410~480 485~560 | - | - | - | ≥9 ≥10 | 彎曲 彎曲 |
棒材 | ≥860 | ≥340 | ≥35 | HB≤282 | 165 | ≥23 | ≥10 | ≥2(0) | - |
環(huán)形件 | ≥860 | ≥310 | ≥30 | HB≤248 | 165 | ≥24 | ≥10 | ≥2(0) | - |
四、GH605組織結構
4.1GH605相變溫度
4.2GH605時(shí)間-溫度-組織轉變曲線(xiàn)見(jiàn)圖4-1(合金經(jīng)1225℃,30min,水冷處理)。
4.3GH605合金組織結構合金經(jīng)時(shí)效后可析出一些碳化物和金屬間化合物,包括M7C3、M23C6、M6C、α-Co3W、β-Co3W、L-Co2W和μ-Co7W6。合金在800℃時(shí)效時(shí)析出順序為(M7C3)、M23C6、M6C、L-Co2W和μ-Co7W6。700℃時(shí)效時(shí)析出順序為(M7C3)、M23C6、M6C、(α-Co3W)、β-Co3W和L-Co2W。在800℃和更高溫度時(shí)效時(shí),時(shí)效硬化主要是由于析出M23C6、M6C和L-Co2W相。在700℃或更低溫度時(shí)效,主要析出碳化物和β-Co3W。α-Co3W為有序面心立方體結構,與基體共格,在時(shí)效后轉變?yōu)橛行蛎芘帕降?beta;-Co3W,使合金強化。
五、GH605工藝性能與要求
5.1GH605成形性能合金具有滿(mǎn)意的冷熱成形性能。熱加工溫度范圍為1200~980℃,鍛造溫度應足夠高以減少晶界碳化物,也應足夠低以控制晶粒度,適宜的鍛造溫度約為1170℃。鍛造時(shí)應注意防止角裂。加熱爐氣氛應為中性或弱氧化性。加熱保溫時(shí)間約每25mm厚度1h,鍛造后可以任意速度冷卻。合金固溶狀態(tài)了進(jìn)行各種冷成形工序,但要求采用功率較大的成形設備。由于合金冷作硬化速度較大,冷成形時(shí)需要進(jìn)行多次中間退火,在板材和產(chǎn)品成形時(shí),在230℃進(jìn)行加熱時(shí)有益的。
5.2GH605焊接性能合金可用熔焊、電阻焊惡化釬焊等方法進(jìn)行連接。熔焊時(shí)可采用手工或自動(dòng)的惰性氣體保護電話(huà)很難,采用較小的能量輸入,以鎢或HGH605焊絲作電。不推薦采用埋弧焊,以免引起大晶粒和脆化。應在固溶狀態(tài)而不在冷加工狀態(tài)進(jìn)行熔焊。焊后需進(jìn)行快速冷卻,好進(jìn)行焊后退火,以消除在760~980℃可能產(chǎn)生的任何脆化。
5.3GH605零件熱處理工藝推薦下列固溶處理工藝。
鍛棒和鍛件:1230℃,水冷;
中板:1200℃,水冷;
薄板和帶材:1175~1200℃,水冷或快速空冷。
保溫時(shí)間約為每25mm后1h,但至少15mm。
鉚釘應在1160~1190℃固溶處理10~20min,隨后水冷或快速冷卻。
固溶處理的材料冷加工后可在480~650℃時(shí)效4~16h(好在600℃時(shí)效4h),可提高980℃以下的持久蠕變強度。適宜的冷加工量為15%~45%。
5.4GH605表面處理工藝固溶處理時(shí)生成的表面氧化皮可用吹砂或堿酸洗方法消除。堿酸洗工藝如下:①浸入370℃的氫氧化物溶液中15min;②浸入60~70℃的8%~12%的酸中10~15min;③浸入溫度為50~70℃的12%~15%的+1%~3%的混合溶液中15min。每次工序后應在水中沖洗干凈。
5.5GH605切削加工與磨削性能合金可滿(mǎn)意地進(jìn)行切削和磨削加工。
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