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GH159高溫合金
GH159 合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點是：利用冷變形*先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片關(guān)ε相來阻止位錯的長程運動而產(chǎn)生強化，再經(jīng)過時效處理析出彌散的Ni3X相補充強化。該合多金具有超高強度、良好的塑韌性和高的應(yīng)力腐蝕抗力等綜合性能，并且在650℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動機的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛機用超高強度緊固件。供應(yīng)的主要品種是冷拉棒材。
GH159鈷基高溫合金
1.1、材料牌號
GH159
1.2、相近牌號
MP159 (美國）
1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
Q/6S 992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》
C3S 284-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
協(xié)上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
1.4、化學(xué)成分
表1-1
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C |
Cr |
Ni |
Co |
Mo |
Fe |
Ti |
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≤0.04 |
18～20 |
余量 |
34～38 |
6～8 |
8～10 |
2.5～3.25 |
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Al |
Nb |
B |
Mn |
Si |
P |
S |
|
0.1～0.3 |
0.25～0.75 |
≤0.03 |
≤0.20 |
≤0.20 |
≤0.02 |
≤0.01 |
1.5、熱處理制度
固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室溫進行48%±1%的冷拔變形+時效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。
1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
可以生產(chǎn)d5～25mm的冷拉棒材，狀態(tài)為冷拔態(tài)。
1.7、熔煉與鑄造工藝
合金采用真空感應(yīng)加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。
1.8、應(yīng)用概況與特殊要求
該合金主要用于航空發(fā)動機的緊固件，在600℃下性能穩(wěn)定，可長期使用，是目前綜合性能**的航空發(fā)動機緊固件材料。
合金主要是經(jīng)過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生大量網(wǎng)關(guān)分布的ε相進行強化。因此，對冷拔變形的工藝參數(shù)要嚴(yán)格控制。變形量過小，強度不足，變形量太大，強度升高，但塑性降低。實踐證明，當(dāng)冷變形量控制在下合金具有較好的綜合性能。
物理及化學(xué)性能
2.1.1、熔化溫度范圍
1318℃
2.1.2、熱導(dǎo)率
表2-1
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θ/℃ |
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
λ/（W/（m·C）） |
冷拔狀態(tài) |
11.3 |
14.1 |
15.6 |
17.4 |
19.1 |
21.0 |
23.0 |
24.6 |
|
λ/（W/（m·C）） |
冷拔+時效狀態(tài) |
11.0 |
13.8 |
15.3 |
17.1 |
18.6 |
20.5 |
21.0 |
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2.1.3、線膨脹系數(shù)
表2-2
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θ/℃ |
25～100 |
25～200 |
25～300 |
25～400 |
25～500 |
25～600 |
25～700 |
25～800 |
|
α/10-6C-1 |
14.3 |
14.2 |
14.2 |
14.6 |
14.9 |
15.1 |
16.0 |
18.2 |
2.2、密度
ρ=8.33g/cm3
2.3、電性能
合金電阻率 見表2-3
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θ/℃ |
25 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|
|
ρ/(10-6Ω.m) |
冷拔狀態(tài) |
1.033 |
1.059 |
1.086 |
1.118 |
1.151 |
1.201 |
1.236 |
|
冷拔+時效狀態(tài) |
1.096 |
1.102 |
1.135 |
1.162 |
1.181 |
1.210 |
1.231 |
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2.4、磁性能
合金在25℃時的磁導(dǎo)率為1.00265
2.5、化學(xué)性能
該合金具有較好的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實驗中未發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕和點蝕。在擦鹽試驗中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。
組織結(jié)構(gòu)
4.1、 相變溫度
γ+ε兩相區(qū)溫度范圍為540~700℃，540℃以下的γ相為亞穩(wěn)定。
4.2、 合金組織結(jié)構(gòu)
合金在上臨界溫度（約為700℃）以上為穩(wěn)定的面心立方γ相，在下臨界溫度儀下（約為540℃）為穩(wěn)定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ+ε的兩相區(qū)。當(dāng)合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩(wěn)定態(tài)的γ相。當(dāng)在室溫下進行冷變形時可誘發(fā)γ相到ε相的馬氏體型轉(zhuǎn)變。因此，合金經(jīng)固溶處理后全部為亞穩(wěn)定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發(fā)生馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的ε相。所生成的ε相為波片狀，在面心立方的γ相晶粒內(nèi)呈交叉網(wǎng)狀分布。
成形性能
5.1、 合金加工
合金鋼錠受限制1125~1180℃保溫18~36h進行均勻化處理以減少組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯溫度不高于600℃，加熱溫度為120℃±10℃，時間不小于4h，開鍛溫度不1050℃，終鍛溫度不950℃。合金熱軋開坯裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30~60min。道次**變形量不超過20%。終軋溫度不950℃。熱軋后合金在1050~1075℃退火1h以得到均勻晶粒，便于后續(xù)冷變形加工。
5.2、 零件熱處理工藝
螺栓的熱處理工藝為650~675℃，4h時效處理，空冷。
5.3、 表面處理工藝
合金京劇不敏感加熱熱鐓成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。
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