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鎳基變形高溫合金GH738

材料牌號(hào)：GH738、GH738 (GH4738)

美國(guó)牌號(hào)：Waspaloy

法國(guó)牌號(hào)：NC20K14

一、GH738概述

    GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金，具有良好的耐燃?xì)飧g能力、較高的屈服強(qiáng)度和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩(wěn)定。廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使用溫度不高于815℃�？梢陨a(chǎn)冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。

    1.1 GH738材料牌號(hào)  GH738

    1.2 GH738相近牌號(hào)  Waspaloy(美國(guó))，NC20K14(法國(guó))

    1.3 GH738材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    1.4 GH738化學(xué)成分  見(jiàn)表1-1。

                                         表1-1                                        %

    注：微量雜質(zhì)為ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。                                     

    1.5 GH738熱處理制度 1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。

    1.6 GH738品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可生產(chǎn)棒材、型材、鍛坯、環(huán)形件、厚板、薄板、帶材、管材、絲材、砂型鑄件、精密鑄件和緊固件等，通常不經(jīng)熱處理交貨，板材固溶處理后交貨。

    1.7 GH738熔煉和鑄造工藝 采用真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔工藝。

    1.8 GH738應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國(guó)外廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)，主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件，有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。由于該合金含鈷較高，在國(guó)內(nèi)較少采用。

二、GH738物理及化學(xué)性能

    2.1 GH738熱性能

2.1.1 GH738熔化溫度范圍 1330～1360℃。

2.1.2 GH738熱導(dǎo)率 見(jiàn)表2-1。

                                                    表2-1[1]

    2.1.3 GH738比熱容 見(jiàn)表2-2。

                                             表2-2[1]

2.1.4 GH738線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3。

                                                                                                         表2-3[1]

    2.2 GH738密度  ρ=8.22g/cm3。

2.3 GH738電性能

    2.4 GH738磁性能  合金無(wú)磁性。

    2.5 GH738化學(xué)性能

2.5.1 GH738抗氧化性能 合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見(jiàn)表2-4。

2.5.2 GH738耐腐蝕性能 合金抗鹽霧腐蝕能力良好。

                                             表2-4[1]

三、GH738力學(xué)性能

3.1 GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見(jiàn)表3-1。

                                             表3-1

四、GH738組織結(jié)構(gòu)

    4.1 GH738相變溫度 合金中γ′相的溶解溫度為980～1050℃，開(kāi)始從基體中析出溫度為630℃，析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開(kāi)始析出溫度為700℃，完全溶解溫度為1020℃。    

    4.2 GH738時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 GH738合金組織結(jié)構(gòu) 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，除奧氏體基體外，還有γ′相，其化學(xué)式為(Ni0.883Fe0.03Cr0.048Co0.039)3.28(Al0.38Ti0.62Mo痕跡)，該相總量占合金重量的20%。此外，還有M23C6型碳化物，其化學(xué)式近似為(Cr0.746Mo0.094Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外，還有少量的Ti(CN)和TiN等相。

該合金經(jīng)650℃和730℃長(zhǎng)期時(shí)效至3000h，γ′相的數(shù)量變化不明顯，分別約有3%和1%左右的補(bǔ)充析出，γ′相大小分別從146nm長(zhǎng)大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉(zhuǎn)化，碳化物總量略有增加，從時(shí)效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長(zhǎng)期時(shí)效過(guò)程中無(wú)新相析出，組織穩(wěn)定。

五、GH738工藝性能與要求

    5.1 GH738成型性能

5.1.1 GH738合金塑性圖見(jiàn)圖5-1。

5.1.2 GH738合金的再結(jié)晶圖見(jiàn)圖5-2。

    5.1.3 GH738該合金熱加工塑性良好，是比較好成形的鎳基高溫合金。鍛造開(kāi)坯加熱溫度1150～1170℃，適宜的熱加工溫度為1040～1170℃，終鍛溫度不低于1000℃。渦輪葉片鍛造溫度通常采用1070～1110℃范圍，模鍛最小變形量應(yīng)大于25%。應(yīng)避免在高溫（1180℃）下小變形量（約10%）熱加工，此時(shí)可能在晶界上形成連續(xù)的MC型碳化物薄膜，導(dǎo)致缺口敏感。在較低溫度下（980～1080℃）熱變形，晶界上很少形成MC碳化物薄膜，只有不連續(xù)的M23C6型碳化物，熱處理后可獲得均勻的4～5級(jí)晶粒度，綜合性能良好。

    5.3 GH738零件熱處理工藝 零件熱處理時(shí)應(yīng)注意防止零件表面元素貧化，加熱應(yīng)均勻。

    5.4 GH738表面處理工藝 該合金用做渦輪葉片和渦輪盤等轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)，為了提高疲勞性能，進(jìn)行氬氣保護(hù)消除應(yīng)力退火，以及噴丸處理。為提高渦輪葉片耐燃?xì)飧g及熱疲勞性能，可進(jìn)行擴(kuò)散滲鋁處理。