GH4169
一、GH4169概述
GH4169鋁不銹鋼是以體心四面八方的γ"和面心立米的γ′相沉淀物提升的鎳基常溫天氣鋁不銹鋼,在-253~700℃溫差的時間范圍內享有增強的,650℃如下的示弱屈服強度居變形幾率常溫天氣鋁不銹鋼的*,并享有增強的、抗散發、、耐結垢性,及其增強的激光加工性、對焊性和組織結構增強性,可能造成所有形狀圖片復雜化的零組件,在宇航、核能源、頁巖油工業園中,在這些溫差的時間范圍內榮獲了為多的應運。
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律及組織與工藝、性能間的相互關系,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規程,就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結構件、機匣等零部件在航空上使用。
1.1GH4169素材鋼號GH4169(GH169)
1.2GH4169近意鋼種Inconel718(),NC19FeNb(法 國)
1.3GH4169材質的技木規范標準
GJB2612-1996《電弧焊接用室溫合金屬冷拉絲工藝材標準化》
HB6702-1993《WZ8系例用GH4169鋁合金棒材》
GJB3165 《南航承力件用溫度耐熱合金熱軋鋼板和鍛制棒材規范化》
GJB1952 《南航用溫度高不銹鋼熱軋板料管理規范》
GJB1953《 民航汽車發思想擺動件用持續高溫鎂合金軋鋼棒材標準化》
GJB2612 《電焊焊接用常溫各種合金冷壓模材規范起來》
GJB3317《 民航用中高溫錳鋼帶鋼裝修板材規定》
GJB2297 《民用航空用室溫不銹鋼冷拔(軋)直縫管標準規范》
GJB3020 《航天用炎熱耐熱合金環坯規范標準》
GJB3167 《冷鐓用溫度高碳素鋼冷不銹鋼拉絲材原則》
GJB3318 《航班用高溫度不銹鋼熱軋帶材規范性》
GJB2611《 空航用高熱合金鋼冷拉棒材正規》
YB/T5247 《氬弧焊用常溫合金屬冷拔絲》
YB/T5249 《冷鐓用低溫金屬冷拉絲機》
YB/T5245 《普遍承力件用溫度過高金屬熱扎和鍛制棒材》
GB/T14993《 推動元器件用炎熱金屬熱扎棒材》
GB/T14994 《高熱合金鋼冷拉棒材》
GB/T14995 《高溫作業錳鋼熱軋鋼板板》
GB/T14996 《常溫合金材料冷軋鋼板簿板》
GB/T14997 《常溫和金鍛制圓餅》
GB/T14998 《溫度硬質合金坯件毛壞》
GB/T14992 《常溫彩石和彩石間化學物質常溫原材料的進行分類和鋼號》
HB5199《 飛機維修用耐高溫硬質合金冷軋鋼板金屬薄板》
HB5198 《南航葉尖用和變形氣溫合金材料棒材》
HB5189 《民用航空樹葉用變彎高的溫度合金鋼棒材》
HB6072 《WZ8系用GH4169碳素鋼棒材》
1.4GH4169檢查是否上檢查是否物質該鎳鋼的檢查是否上檢查是否物質分3類:規范檢查是否物質、優越檢查是否物質、高純檢查是否物質,見表1-1。優越檢查是否物質的在規范檢查是否物質的根基上降碳增鈮,得以避免增碳鈮的總使用量,避免困倦源和曾加突破相的總使用量,的提升性和材質硬度。同一時間避免不好雜物和和氣氣體分子量。高純檢查是否物質是在優越規范根基上減小和不好雜物的分子量,的提升材質純凈度和。
核能應用的GH4169合金,需控制硼含量(元素成分不變),具體含量由供需雙方協商確定。當ω(B)≤0.002%時,為與宇航工業用的GH4169合金加以區別,合號為GH4169A。
表1-1[1] %
門類 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | |||||
規定 | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | |||||
優秀 | 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 | 余 | |||||
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 | 余 | |||||
類屬 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | ||||
并不嚴重于 | |||||||||||||
標準化 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | ||||
一流 | 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 |
續表1-1%
行業類別 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O |
較小于 | |||||||||
原則 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- |
高質量 | 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 |
1.5GH4169熱處里監督管理機制各種和金享有不一樣的的熱處里監督管理機制,以抑制晶粒度度、抑制δ相形貌、規劃和占比,最終得以刷出不一樣的階段的熱學功能。各種和金熱處里監督管理機制分3類:
Ⅰ:(1010~1065)℃?10℃,1h,油冷、空冷或水冷式 720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內均無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。
Ⅱ:(950~980)℃?10℃,1h,油冷、空冷或散熱 720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是常用的熱處理制度,也稱為標準熱處理制度。
Ⅲ:720℃?5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃?5℃,8h,空冷。
經此制度處理后,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。
1.6GH4169木種規格為和生產工作環境行生產模鍛件(盤、整體上鍛件)、餅、環、棒(鍛棒、軋棒、冷拉棒)、板、絲、帶、管、不一樣的的樣子和長寬的防松件、Q彈元器件等、交期工作環境由市場需求對方談判。絲材以談判的交期工作環境成盤狀交期。
1.7GH4169熔練和冶煉新工藝設計流程合金材料的冶煉新工藝設計流程劃分為3類:抽負壓室傳器加電渣重熔;抽負壓室傳器加抽負壓室弧光重熔;抽負壓室傳器加電渣重熔加抽負壓室弧光重熔。可采用元器件的便用追求,采用所用的冶煉新工藝設計流程,無法使用追求。
1.8GH4169適用方面概述與特出規范打造核工業和核工業打著機中的不同不動的件和拖動件,如盤、環件、機匣、軸、葉尖、鎖固件、粘性組件、天燃汽管、密閉組件等和電焊焊接架組件;打造核能源工業適用方面的不同粘性組件和格架;打造原油和化工機械方面適用方面的工件及工件。
近年來,在對該合金研究不斷深化和對該合金應用不斷擴大的基礎上,為提高質量和降低,發展了很多新工藝: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,生產環件,降低生產和縮短生產周期;采用超塑成型工藝,擴大產品的生產范圍。
二、GH4169物理及化學性能
2.1GH4169性溫能
2.1.1GH4169鋁熱反應溫濕度的范圍1260~1320℃。
2.1.2GH4169熱導率見表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m?℃)) | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
2.1.3GH4169比熱容見表2-2。
2.1.4GH4169線熱膨脹指數見表2-3;
2.2GH4169密度單位ρ=8.24g/cm3。
2.3GH4169電能力
表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 |
表2-3[2]
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 | 20~1000 |
α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
2.4GH4169磁鐵能硬質合金無磁鐵。
2.5GH4169有機化學性能方面
2.5.1GH4169耐熱性在水汽物質中可靠性試驗100h后的氧化物傳輸速度見表2-4。
表2-4
θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
氧化反應速度/(g/(m2?h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
三、GH4169力學性能
優質棒材技術標準規定的性能見表3-1。
表3-1[1]
規格 d/mm | 取樣方法的方向 | θ/℃ | 伸展性不乘以 | HBS | 長時間耐熱性 | |||||
σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | ψ/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||||
≤125 | 側向 | 20 650 | 1030 860 | 1280 1000 | 12 12 | 15 15 | ≥346 --- | --- 690 | --- ≥25 | --- ≥5 |
126~200 | 橫面 | 20 650 | 1030 860 | 1240 965 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
>200 | 上下 | 20 650 | 1020 800 | 1230 900 | 6 6 | 8 8 | --- --- | --- 690 | --- ≥25 | --- --- |
注:熱處理制度:Ⅱ。
四、GH4169組織結構
4.1相變體溫γ"相是該合金類屬的基本精煉相,其高安穩體溫是650℃,著手固熔體溫為840~870℃,*固熔體溫是950℃,γ′相也是該合金類屬的精煉相,但總量不低于γ"相,其進行溶解體溫是600℃,*熔解體溫是840℃;δ相的著手進行溶解體溫是700℃,進行溶解峰體溫是940℃,980℃著手熔解,*熔解體溫是1020℃。
4.2準確時間-環境溫度-組織化的變化的曲線見圖4-1。
4.3不銹鋼進行結構設計
4.3.1鎂耐熱合金標準的熱除理的情況的組織機構由γ基體、γ′、γ"、δ、NbC相組成組成部分。γ"(Ni3Nb)相是最核心的淬煉相,為體心四面八方制度化的結構的亞穩定的相,呈圓板狀在基體中彌散共格析晶,在實效或使用前一天,有向δ相轉型的上升趨勢,使難度回落。γ′(Ni3(Al、Ti))相的使用量次于γ"相,呈球狀彌散析晶,對鎂耐熱合金起有一部電影分淬煉目的。δ相最核心的在晶界析晶,其形貌與熔煉前一天的終鍛熱度有觀,終鍛熱度在900℃,確立針狀,在晶界和晶內析晶;終鍛熱度達930℃,δ相呈科粒狀,均勻地理布置地理布置;終鍛熱度達950℃,δ相呈短棒狀,地理布置于晶界為主導;終鍛熱度達980℃,在晶界析晶大量針狀δ相,鍛件顯示長久人才收窄刺激性度性。終鍛熱度實現1020℃或更多,鍛件中無δ相析晶,晶粒大小度無常的意思粗化,鍛件有長久人才收窄刺激性度性。熔煉過程中 中,δ相在晶界析晶,能加到釘扎目的,妨礙晶粒大小度粗化。
4.3.2L相是和變形GH4169合金材料中不限制長期存在著的相,該相富鈮,長期存在著于鑄錠枝晶間,有效降低鑄錠初凝固點,鑄錠中L相固溶溫度和飽滿化時刻的感情見圖4-2。
4.3.3金屬材質晶粒度
4.3.3.1和金在高溫高壓固熔(隔熱2h)時的晶粒度長大以后取向見圖4-3。
4.3.3.2棒材(原本金屬材質晶粒度9~9.5級)經差異溫濕度進行加熱后以差異易變型幾率量煅造易變型幾率后,再過程標準的熱凈化處理(固溶溫濕度965℃,1h),其金屬材質晶粒度度的影響見表4-1。
4.3.3.3鍛件高技術準則法律規定,通常鍛件分別金屬材質晶粒大小度度為三級,充許少數某一2級,高超鍛件分別金屬材質晶粒大小度度為8級,充許少數某一2級;間接有效期鍛件分別金屬材質晶粒大小度度通常10級或更細。
4.3.4會時長的鍛件在600~700℃時長500h后,析晶相數量統計的變換見表4-2。
表4-1[19]
鍛造加工受熱工作溫度/℃ | 下易變型層次的晶粒度度/級 | 煅造蒸汽加熱室內溫度/℃ | 下例變彎能力的晶粒度度/級 | ||||||||||
15% | 25% | 35% | 55% | 65% | 80% | 15% | 25% | 35% | 55% | 65% | 80% | ||
1050 1030 1020 | 6 7 7 | 7 8 7~8 | 8 8~9 7 | 8~9 8~7 8~9 | 9~8 8~9 9 | 9(7) 8~9 9 | 1000 980 | 8 8 | 9 9~10 | 8~9 10 | 10 9~10 | 10~9 10~11 | 10 11 |
表4-2[11]
時限實驗室管理標準 | 析晶相使用量/% | ||
θ/℃ | t/h | δ-Ni3Nb+MC | γ"-Ni3Nb, γ′-Ni3(Al,Ti,Nb) |
單獨時效性階段 | 6.45 | 19.21 | |
600 650 700 | 500 500 500 | 6.30 7.48 10.31 | 20.62 18.68 15.18 |
五、GH4169工藝性能與要求
5.1擠壓成型使用性能
5.1.1因GH4169鎂鎂合金中鈮占比高,鎂鎂合金中的鈮偏析層面與有色金屬冶煉流程之間性涉及。電渣重熔和重力作用電弧放電煉制的煉制高速度和電棒的高產品水平感覺之間性會影響在材質的缺點。熔速快,易型成富鈮的黑斑;熔速慢,會型成貧鈮的白癜風;電棒表層高產品水平差和電棒內部的有裂縫,均易導至白癜風的型成,因此 ,從而提升 電棒高產品水平和調控熔速及從而提升 鋼錠的干固傳輸速度是冶煉流程的關鍵所在各種因素。為避免出現鋼錠中的金屬元素偏析越來越重,到現在使用的鋼錠外徑往往并不不小于508mm。
均勻化工藝必須確保鋼錠中的L相*熔解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間,根據鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中的鈮偏析程度直接相關。
目前生產中采用的1160℃,20h?1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,因此建議采用以下均勻化工藝:
1.1150~1160℃,20~30h+1180~1190℃,110~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h[20]。
5.1.2經透亮化正確處理的金屬兼備比較好的熱加工產生耐腐蝕性,鋼錠的開坯加熱攝氏度不允許高出1120℃。鍛件的鍛壓技藝應只能可根據鍛件施用系統和應用軟件規定要求,聯系產生廠的產生前提條件而定。開坯和產生鍛件是,中央熱處理攝氏度和終鍛攝氏度不得不只能可根據元件所規定要求的團隊的情形和耐腐蝕性來判別,一樣 狀況下,鍛壓的終鍛攝氏度操作在930~950℃期間為宜。各種各樣鍛件的鍛壓攝氏度和易變型限度見表5-1。
表5-1[17]
煅造分類 | 次打造 | 第十四次段造 | 再次次打造 | |||
預熱溫度因素/℃ | 彎曲變形量/% | 受熱室內溫度/℃ | 磨損量/% | 燒水的溫度/℃ | 發生形變量/% | |
普通級 堆物攻 隨便有效期 | 1065~1090 1040~1065 995~1025 | - - >50 | 1040~1065 1010~1040 970~995 | - 30~50 >50 | 4~6 8 10 | 能接受 ≥2 ≥2 |
5.1.3與原材料冷成型法管于的機械性能見表5-2。
5.1.4鍛件的開裂水平、終鍛溫度和晶體長度互相的的關聯見圖5-1。
5.1.5耐熱合金動態圖片再晶粒見圖5-2。
5.1.6打著機茶葉模鍛件由頂鍛和終鍛二道制作工藝模鍛而成,不同的的熔煉煮沸熱度對茶葉的直接影響見表5-3,以1020℃頂鍛和終鍛的茶葉機構性為。
5.1.7各種合金在高的溫度下的易變型抗力申請這類卡種曲線提額見圖5-3。
5.2不銹鋼激光焊結安全性鎂合金兼備感到滿意的不銹鋼激光焊結安全性,都可以氬弧焊、電子設備束焊、縫焊、碰焊等技術通過不銹鋼激光焊結。
對直接時效狀態的零部件,推薦采用慣性摩擦焊以保持其強化效果,選用合適的摩擦焊工藝參數,在保留細晶組織的同時,焊縫邊緣及熱影響區還可以保留強化相γ′和γ"以及δ相,因此對接頭性能無明顯影響,對直接時效的鍛件,可在鍛造狀態進行摩擦焊,焊后再進行直接時效處理(制度Ⅲ),可獲得持久強度很高的焊接接頭[21]。
表5-2
鍛煉工藝設備 | 板厚/mm | 階段 | 杯突強度/mm | 總是屈曲數次 | 限深沖指數 |
真空泵感應加電渣 | 1.5 | 950℃固溶 | 11.5 | 17.5 | 1.96 |
表5-3[19]
鍛造加工蒸汽加熱室內溫度/℃ | 20℃剪切性能參數 | 650℃延展性 | 650℃,690MPa經久功能 | ||||||||
頂鍛 | 終鍛 | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | t/h | δ5/% |
1050 1020 1020 1020 | 1000 980 1000 1020 | 1340 1405 1375 1420 | 1040 1100 1035 1150 | 22.5 20.5 23.5 23.2 | 52.2 44.7 51.5 42.7 | 1115 1130 1125 1128 | 957 955 920 965 | 18.8 22.4 17.2 18.6 | 22.2 29.5 21.5 25.5 | 48 52 57 43 | 5.2 11.2 5.5 12.8 |
5.3組件熱凈化處置工學藝飛防組件的熱凈化處置經常按1.5條歸定的Ⅱ、Ⅲ兩者管理辦法,即規則熱凈化處置管理辦法和之間追訴時效熱凈化處置管理辦法對其開展。其次科技通過的前提條件下,也可按照管理辦法熱凈化處置。按規則管理辦法熱凈化處置時,固溶凈化處置可在950~980℃條件內,在選取的溫度?10℃下對其開展。
5.4表層處置加工過程必要必要條件時可對產品表層態勢來進行噴丸淬煉、孔輕壓淬煉或螺紋標準滾壓淬煉生產工序,使產品在交變載重必要條件下崗位的平均壽命也隨著增速。
對要求噴涂耐磨封嚴涂層的零件,可采用等離子噴涂或噴涂工藝,以噴涂為佳,噴涂涂層與基體結合強度高,涂層致密、硬度高、孔隙率低,耐磨性好。
5.5切銷制造與軸類特點各種合金可令人滿意地參與切銷制造。
機械加工時必須確保圓弧達到設計要求和平滑過渡,不允許在機械加工、裝配或運輸中出現尖角、坑與劃傷缺口,因為在這些缺陷出,可形成過量的應力集中,在使用中會導致事故的發生。
六、GH4169(GH169)低溫抗拉及屈服性能(含熱處理工藝)
表6-1—溫度對熱軋棒材的拉伸性能影響
表6-1
室溫/℃ | 抗拉能力力度σb/MPa | 屈服值屈服強度σP0.2/MPa | 長度率/% | 內縮率/% |
-195.5 | 1634.4 | 1196.5 | 26.0 | 27.0 |
-51.1 | 1389.6 | 1089.6 | 23.0 | 33.5 |
26.6 | 1313.7 | 1058.6 | 22.0 | 32.5 |
648.8 | 1134.4 | 999.9 | 28.0 | 59.2 |
704.4 | 1003.4 | 917.2 | 22.0 | 34.0 |
注:以上樣品熱處理工藝:980℃?5℃退火,1小時 720℃?5℃時效,8小時,空冷至620℃?5℃,在620℃?5℃保溫到總時效時間達到18小時, 空冷
表6-2—鍛件(短橫向實驗)的低溫性能
表6-2
體溫/℃ | 抗拉能力硬度σb/MPa | 軟弱抗拉強度σP0.2/MPa | 張拉率/% | 抽縮率/% |
980℃?5℃固溶降溫,水冷式 720℃?5℃,81天積淀硬底化,爐冷至620℃?5℃隔溫 到總追訴時效日期可達到181天 空冷 | ||||
RT | 1290 | 1144.0 | 17.0 | 23.0 |
-79 | 1371.6 | 1202.6 | 17.2 | 20.0 |
-195.5 | 1579 | 1288.0 | 14.0 | 14.0 |
-253 | 1635.7 | 1344.0 | 13.5 | 11.5 |
溫度表/℃ | 抗拉能力密度σb/MPa | 妥協密度σP0.2/MPa | 受力率/% | 緊縮率/% |
1065℃?5℃,45min,油冷 760℃?5℃,10小時候凝固軟化,爐冷至650℃?5℃保冷 到總時效性日子提升20幾小時 空冷 | ||||
RT | 1251.6 | 1018.5 | 19.0 | 24.5 |
-79 | 1351.0 | 1090.0 | 15.0 | 18.5 |
-195.5 | 1577.0 | 1218.5 | 17.5 | 19.5 |
-253 | 1684.0 | 1288.0 | 16.5 | 18.0 |
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