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產(chǎn)品中心

Nimonic

Nimonic80A

概述--------------------------------------------------------------- 3

----------1.1、材料牌號(hào)

----------1.2、相近牌號(hào)

----------1.3、材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

----------1.4、化學(xué)成分

----------1.5、熱處理制度

----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)

----------1.7、熔煉與鑄造工藝

----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求

特理及化學(xué)性能------------------------------------------------4

----------2.1、熱性能

----------2.2、密度

----------2.3、電性能

----------2.4、磁性能

----------2.5、化學(xué)性能

力學(xué)性能---------------------------------------------------------4

----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能

----------3.3、持久和蠕變性能

----------3.4、疲勞性能

----------3.5、彈性性能

組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------6

----------4.1、相應(yīng)溫度

----------4.2、合金組織機(jī)構(gòu)

----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

工藝性能與要求------------------------------------------------6

----------5.1、成形性能

----------5.2、焊接性能

----------5.3、零件熱處理工藝

----------5.4、表面處理工藝

----------5.5、切削加工與磨削性能

GH80A概述

GH80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強(qiáng)化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷、熱加工性能良好，主要供應(yīng)熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。

1.1 GH80A材料牌號(hào) GH80A。

1.2 GH80A相近牌號(hào) Nimonic80A(英國(guó))。

1.3 GH80A材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

WS9-7009-1996《GH80A合金渦輪葉片用熱軋棒材》

WS9-7011-1996《GH80A合金熱軋、鍛制及冷拉棒材》

WS9-7012環(huán)件-1996《GH80A合金軋制環(huán)形件》

WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》

1.4 GH80A化學(xué)成分見表1-1。表1-1 %

C	Cr	Ni	Al	Ti
0.04～0.10	18.0～21.0	余	1.00～1.80	1.8～2.7
Co	Fe	B	Mn	Si	P	S	Ag	Bi	Cu	Pb
不大于
2.0	1.50	0.008	0.40	0.80	0.020	0.015	0.0005	0.0001	0.20	0.002

注：B按計(jì)算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 GH80A熱處理制度葉片用棒材為：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷。熱軋、鍛制及冷拉棒材：按表1-2的規(guī)定進(jìn)行。軋制環(huán)件：(1050～1080℃)±10℃，不大于2h，水冷＋750℃±5℃(或+700℃±5℃),4h(或16h),空冷。熱軋板材、冷軋薄板和帶材為：供應(yīng)狀態(tài)＋750℃±10℃，4h，空冷。

表1-2

材料類型	固溶處理制度	時(shí)效制度
熱加工用熱軋（或鍛制）棒材	1080℃±10℃，8h，空冷	700℃±5℃,16h,空冷或750℃±5℃,4h,空冷
熱加工用熱軋（或鍛制）棒材	按制度①或②進(jìn)行 ①1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-3規(guī)定，油冷或水冷或空冷。（正常情況，d≥40mm，油冷） ②1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-3規(guī)定，空冷+1080℃±10℃，保溫30min，水冷
冷拉棒材	1080℃±10℃,保溫時(shí)間按表1-4規(guī)定，水冷或空冷。

表1-3

直徑/mm	保溫時(shí)間/h	直徑/mm	保溫時(shí)間/h
≤3	1	>6～12.5	4
>3～6	2	>12.5	8

表1-4

直徑或較小截面尺寸/mm	保溫時(shí)間/min	直徑或較小截面尺寸/mm	保溫時(shí)間/min
≤15	15～30	>15～25	30～45

1.6 GH80A品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 供應(yīng)直徑d20～55mm的葉片用熱軋棒材、直徑不大于300mm的熱軋或鍛制棒材。冷拉棒材供應(yīng)直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。供應(yīng)外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應(yīng)厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm的冷軋薄板材，厚度不大于0.8mm的冷軋帶材。葉片用熱軋棒材不經(jīng)熱處理供應(yīng)，其表面應(yīng)全部磨光或車光。機(jī)加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)。鐓鍛用冷拉棒材以冷拉并磨光狀態(tài)供應(yīng)，機(jī)加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應(yīng)，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應(yīng)（對(duì)鍛造廠用棒材應(yīng)車光后供應(yīng)，其表面粗糙度應(yīng)不小于3.2μm）。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應(yīng)。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應(yīng)。

1.7 GH80A熔煉與鑄造工藝葉片用棒材和板材采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應(yīng)熔煉加電渣重熔，或真空感應(yīng)熔煉加真空電弧重熔，或真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔工藝。

1.8 GH80A應(yīng)用概況與特殊要求該合金主要用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零件。

二、GH80A物理及化學(xué)性能

2.1 GH80A熱性能

2.1.1 GH80A熔化溫度范圍熔點(diǎn)1405℃[1]。

2.1.2 GH80A熱導(dǎo)率見表2-1。

表2-1[1]

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/(W/(m·℃))	12.11	13.83	15.48	16.75	18.39	20.93	23.48	25.57	27.66

2.1.3 GH80A線膨脹系數(shù) 見表2-2。

2.2 GH80A密度 ρ=8.15g/cm3[2]。

表2-2[2]

θ/℃	16～100	16～200	16～300	16～400	16～500	16～600	16～700
α/10-6℃-1	12.18	12.86	13.69	14.08	14.50	14.94	15.36

2.3 GH80A電性能室溫ρ=1.23×10-6Ω.m[1]。

2.4 GH80A磁性能無磁性。

2.5 GH80A化學(xué)性能

2.5.1 GH80A抗氧化性能在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h的氧化速率見表2-3。

表2-3[3]

θ/℃	700	750	800
氧化速率/(g/(m2·h))	0.037	0.041	0.047

GH80A力學(xué)性能

3.1 GH80A技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

3.1.1 GH80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。

表3-1

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	試樣串聯(lián)對(duì)數(shù)	持久性能
θ/℃	σ/MPa	斷裂時(shí)間/h
單個(gè)值	平均值	范圍值(Rmax)=(F)·()
WS9-7009-1996	3	750	340	≥23	≥32	≤0.6×實(shí)際平均值

3.1.1.1 GH80A當(dāng)按3.1.1條進(jìn)行的持久試驗(yàn)性能不合格時(shí)，應(yīng)按表3-2中任一試樣串聯(lián)對(duì)數(shù)組別進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。其中應(yīng)減去初試不合格的試樣串聯(lián)對(duì)數(shù)。

表3-2

試樣串聯(lián)對(duì)數(shù)	斷裂時(shí)間/h	允許超出范圍或低于單個(gè)最小值的結(jié)果
單個(gè)值	平均值	范圍值(Rmax)=(F)·()
4	≥23	≥32	≤0.6×實(shí)際平均值	1
5	≥23	≥31	≤0.7×實(shí)際平均值	0
6	≥23	≥31	≤0.7×實(shí)際平均值	1

注：1 持久試驗(yàn)可以用單個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)使所有試樣到斷裂為止，并利用這些試驗(yàn)結(jié)果來計(jì)算平均值和范圍值。

2 每個(gè)串聯(lián)對(duì)應(yīng)試驗(yàn)至一個(gè)試樣斷裂為止，停止試驗(yàn)，并利用這一斷裂試驗(yàn)結(jié)果來計(jì)算平均值和范圍值。

3 單個(gè)值中的最大值與最小值之差應(yīng)在范圍值內(nèi)。

4 在各組試驗(yàn)結(jié)果中，若有一個(gè)結(jié)果超過范圍值，而另一個(gè)結(jié)果低于單個(gè)最小值，則其所代表的材料拒收。

3.1.2 GH80A熱軋、鍛制及冷拉棒材、軋制環(huán)形件規(guī)定的性能見表3-3。

表3-3

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	拉伸性能	室溫 HBS	持久性能
θ/℃	σb/MPa	σP0.2/MPa	δ5/%	θ/℃	σ/MPa	t/h
不小于	不小于
WS9-7011-1996 WS9-7012環(huán)件-1996	20	1000	620	20	285	750	340	30

注：對(duì)直徑不小于100mm的棒材，力學(xué)新跟能夠試樣允許在90mm方坯上切取。

3.1.3 GH80A熱軋板材、冷軋薄板和帶材規(guī)定的性能見表3-4。

3.1.4 GH80A生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1.4.1 GH80A渦輪葉片用熱軋棒材750℃的持久性能統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-5。

表3-4

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	拉伸性能	室溫 HBS	持久性能
θ/℃	板材厚度/mm	σb/MPa	σP0.2/MPa	δ5/%	θ/℃	σ/MPa	t/h
不小于	不小于
WS9-7095-1996	20	0.25～0.35	1030	-	15	280	750	340	30
>0.35～0.45	1030	-	20
>0.45～3.0	1030	640	25
>3.0～9.5	1000	620	20

注：持久試驗(yàn)可在板坯或帶坯上進(jìn)行。

表3-5

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	斷裂時(shí)間/h
	max	min
WS9-7009-1996	56.4	85.5	36.8

3.1.4.2 GH80A熱軋棒材性能統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-6。

表3-6

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)	室溫拉伸性能	室溫 HBS
σb/MPa	σP0.2/MPa	δ5/%
		max	min		max	min		max	min		max	min
WS9-7011-1996	1135	1190	1080	720	775	660	31	36	28	305	321	285

注：合金冶煉工藝為真空感應(yīng)加電渣重熔。

3.2 GH80A室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.1 GH80A拉伸性能渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的典型拉伸性能見表3-7。

表3-7[1]

θ/℃	20	7001	750	800	850	900
σb/MPa	1125	755	680	555	410	265
σP0.2/MPa	665	540	490	430	340	195
δ/%	35	10	13	17	25	37

3.3 GH80A持久和蠕變性能

3.3.1 GH80A高溫持久性能渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的持久強(qiáng)度見表3-8。

表3-8[1]

θ/℃	650	700	750	800	850	900	1000
σ100/MPa	470	394	270	193	127	58	23
σ300/MPa	425	343	229	154	93	-	-

3.3.2 GH80A高溫蠕變性能渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的典型蠕變性能見表3-9。

3.4 GH80A疲勞性能

3.4.1 GH80A高周疲勞渦輪葉片用棒材經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后不同溫度下平均應(yīng)力為零的彎曲疲勞強(qiáng)度見表3-10。

3.5 GH80A彈性性能

3.5.1 GH80A彈性模量見表3-11。

表3-9[1]

θ/℃	t/h	σ/MPa	εp/%	θ/℃	t/h	σ/MPa	εp/%
650	100	402	0.1	750	100	269	1.0
440	0.2	300	181	0.1
460	0.5	201	0.2
465	1.0	224	0.5
300	357	0.1	227	1.0
398	0.2	800	100	162	0.1
417	0.5	173	0.2
422	1.0	188	0.5
700	100	293	0.1	192	1.0
355	0.2	300	127	0.1
386	0.5	139	0.2
391	1.0	150	0.5
300	238	0.1	153	1.0
297	0.2	850	100	103	0.1
332	0.5	108	0.2
338	1.0	124	0.5
750	100	224	0.1	125	1.0
244	0.2	900	100	48	1.0
266	0.5	1000	100	12	1.0

表3-10

θ/℃	σ-1/MPa	θ/℃	σ-1/MPa
N=107周	N=108周	N=107周	N=108周
20	420	400	800	320	-
700	410	385	900	150	100
800	370	325

表3-11[2]

θ/℃	18	100	200	300	400	500	600	700
E/GPa	222	218	214	206	200	194	189	179

四、GH80A組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH80A相變溫度

4.2 GH80A時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 GH80A合金組織結(jié)構(gòu) 葉片毛坯按不同熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃±10℃,8h,空冷處理：在1080℃時(shí)基體中的γ′相和一些M7C3及M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750～1000℃析出，也能獨(dú)立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃,8h,空冷處理后，晶界上呈現(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6，晶內(nèi)有γ′相和MC。

1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷處理：合金在固溶組織的基礎(chǔ)上經(jīng)700℃±5℃,16h時(shí)效，晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6，晶內(nèi)的γ′相也長(zhǎng)大成球形質(zhì)點(diǎn)[4]。

五、GH80A工藝性能與要求

5.1 GH80A成形性能

5.1.1 GH80A鍛造合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120～1150℃，開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。

5.1.2 GH80A熱軋板軋制加熱溫度1120～1150℃，停軋溫度不低于930℃[2]。

5.1.3 GH80A渦輪葉片的鍛造渦輪葉片用毛坯應(yīng)按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑，待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱，裝爐溫度800℃±20℃，保溫60min，加熱溫度1090℃±10℃，保溫35min，開鍛溫度1090℃，停鍛溫度950℃，在臥鍛機(jī)上頂鍛，鍛前用二硫化鉬潤(rùn)滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應(yīng)進(jìn)行固溶處理，加熱溫度1130℃±10℃，保溫60min，空冷。吹砂后，再按規(guī)定的工序要求噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑，烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進(jìn)行裝爐、加熱、保溫，并在曲柄壓力機(jī)上進(jìn)行終鍛，鍛前用二硫化鉬潤(rùn)滑模膛。

5.2 GH80A焊接性能合金可以進(jìn)行自動(dòng)對(duì)接氬弧焊和縫焊。

5.2.1 GH80A不加焊絲的自動(dòng)鎢極氬弧焊（對(duì)接）規(guī)范見表5-1。

表5-1[2]

厚度/mm	焊前狀態(tài)	電流/A	電壓/V	焊速/(m/min)	墊板	氣體流量/(L/min)	背面氣體流量/(L/min)	鎢極直徑/mm	焊嘴直徑/mm
槽寬	槽深
1.2	軟態(tài)	55	10～12	0.21	4.57	1.5	10～15	5～6	2～4	10～14

注：焊前用砂布打磨試樣并用丙酮清洗，厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲，一次焊接成形。

5.2.2 GH80A縫焊規(guī)范見表5-2。

表5-1[2]

厚度/mm	焊前狀態(tài)	滾盤寬/mm	功率級(jí)	電壓/V	脈沖格	休止格	熱量格	焊接速度/(m/min)	電極壓力/N
上	下
1.2	軟態(tài)	5.5	6.5	3	390	15	15	5～8	0.15	8728

5.2.3 GH80A焊接接頭的力學(xué)性能見表5-3。

表5-3[2]

焊接方法	接頭方式	厚度/mm	焊前狀態(tài)	焊后狀態(tài)	接頭強(qiáng)度	強(qiáng)度系數(shù)/%
θ/℃	σb/MPa
自動(dòng)氬弧焊	對(duì)接	1.2	軟態(tài)	1080℃±10℃,8h,空冷＋750℃±5℃,4h,空冷	20	1138～1236	100
縫焊	搭接	1.2	軟態(tài)	20	950～1080	85

注：本表數(shù)據(jù)時(shí)兩批板材，每批2個(gè)試樣的拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

5.3 GH80A零件熱處理工藝零件的熱處理工藝按相應(yīng)的材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的熱處理制度進(jìn)行。對(duì)于板材、帶材的沖壓成形件，在每成形一次后需進(jìn)行中間真空退火，1060℃±10℃,10min,氬氣風(fēng)扇冷卻，零件的最終熱處理是在真空爐中進(jìn)行時(shí)效處理，750℃±10℃,4h,氬氣風(fēng)扇冷卻。對(duì)于葉片在固溶后（時(shí)效前）制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應(yīng)按規(guī)定的要求進(jìn)行氬氣或氫氣保護(hù)表面退火，退火溫度1070～1090℃。

5.4 GH80A表面處理工藝

5.5 GH80A切削加工與磨削性能 GH80A具有良好的機(jī)加工性能，完全熱處理狀態(tài)具有好的機(jī)加工性能。

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