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NimoNic93 耐蚀耐热合金的用途

 发布时间:2022-11-08 点击量:51

NimoNic93

 录

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

----------1.1、材料型号

----------1.2、相近型号

----------1.3、材料的技术标准

----------1.4、化学成分

----------1.5、热处理制度

----------1.6、品种规格与供应状态

----------1.7、熔炼与铸造工艺

----------1.8、应用概况与特殊要求

特理及化学性能------------------------------------------------3

----------2.1、热性能

----------2.2、密度

----------2.3、电性能

----------2.4、磁性能

----------2.5、化学性能

力学性能---------------------------------------------------------4

----------3.1、技术标准规定的性能

----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能

----------3.3、持久和蠕变性能

----------3.4、疲劳性能

----------3.5、弹性性能

组织机构---------------------------------------------------------5

----------4.1、相应温度

----------4.2、合金组织机构

----------4.3、时间-温度-组织转变曲线

工艺性能与要求------------------------------------------------5

----------5.1、成形性能

----------5.2、焊接性能

----------5.3、零件热处理工艺

----------5.4、表面处理工艺

----------5.5、切削加工与磨削性能

GH93概述

   GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金,具有较高的强度和较好的组织稳定性,在815℃以下使用,综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片,小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好,可以供应板材、棒材和锻件。

   1.1 GH93材料型号 GH93。

   1.2 GH93相近型号 NimoNic93(英国),NCK2OTA(法国)。

   1.3 GH93材料的技术标准

   C3S 163-1985《GH93合金热轧和锻制棒材》(长城钢厂三分厂)

   C3S 164-1985《GH93合金冷轧薄板》(长城钢厂三分厂)

   1.4 GH93化学成分  见表1-1。                                                                                                   表1-1                                     %

C

Cr

Ni

Co

Al

Ti

Fe

B

MN

Si

P

S

Cu

Pb

≤0.13

18.0~21.0

余量

15.0~21.0

1.0~2.0

2.0~3.0

≤1.00

≤0.02

≤1.00

≤1.00

≤0.015

≤0.015

≤0.20

≤0.0025

   注:B按计算量加入,允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 GH93热处理制度 1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。

   1.6 GH93品种规格与供应状态 可以供应d20~22mm热轧棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下锻材和锻件,板材为固溶状态交货,其它品种均为锻态和轧制状态交货。

1.7 GH93熔炼与铸造工艺 真空感应熔炼+真空电弧或电渣重熔工艺。

   1.8 GH93应用概况与特殊要求 该合金制造的航空发动机零部件,在英国及法国有所采用,国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。

二、GH93物理及化学性能    

   2.1 GH93热性能                                        

   2.1.1 GH93熔化温度范围  1360~1390℃。

2.1.2 GH93热导率  见表2-1。

2-1[1]

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

λ/(W/(m·℃))

11.47

12.77

14.44

15.99

17.54

18.97

20.64

22.32

23.99

25.83

27.88

   2.1.3 GH93比热容 见表2-2。

2-2[1]

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

c/(J/(kg.℃))

446

467

494

520

547

572

600

626

652

679

706

2.1.4 GH93线膨胀系数 见表2-3。

2-3[2]

θ/℃

16~100

16~200

16~300

16~400

16~500

16~600

16~700

α/10-6℃-1

11.91

12.97

13.52

14.10

14.49

14.99

15.61

2.2 GH93密度  ρ=8.19g/cm3。

2.3 GH93电性能

2.4 GH93磁性能 合金无磁性。

2.5 GH93化学性能

2.5.1 GH93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。

2.5.2 GH93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。

2-4[2]

θ/℃

700

800

900

氧化速率/(g/(m2·h))

0.0398

0.0236

0.1435

注:试验方法按YB48-1964。

GH93力学性能

3.1 GH93技术标准规定的性能 见表3-1。

3.1.1 GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。

3-1

品种

拉伸性能

HBS

持久性能

θ/℃

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

不小于

锻材

轧材

20

1080

685

20

290

700

815

588

294

30

30

5

7

3-2

品种

统计数

σb/MPa

σP0.2/MPa

A

B

S

A

B

S

锻材

轧材

100

100

1115

1140

1155

1185

1080

1080

700

725

740

765

685

685

注:长城钢厂三分厂数据。

   3.2 GH93室温及各种温度下的力学性能

3.2.1 GH93拉伸性能 见表3-3。

   3.2.2 GH93冲击性能                                    


3.2.2.1 GH93d22mm棒材在标准热处理状态的冲击性能见表3-4。

                表3-3[2]

品种规格/mm

状态

θ/℃

σb/MPa

δ5/%

φ/%

轧制棒材(d20~22)

1065℃±10℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷

20

400

600

700

800

815

850

900

1304

1282

1162

1033

770

715

637

489

29

29

24

28

23

24

20

34

41

38

36

31

24

31

29

50

                表3-4[2]

θ/℃

20

600

700

800

850

aKU/(kJ/m2)

917

1000

833

951

1039

3.2.2.1 GH93锻材纵向冲击韧度aKU=980kJ/m2

左右,横向冲击韧性aKU≈441~539kJ/m2。

   3.3 GH93持久和蠕变性能

3.3.1 GH93高温持久性能

3.3.1.1 GH93该合金的热强参数综合曲线见图3-1。

GH93锻材和轧材在标准热处理状态不同温度的持久性能见表3-5。

3-5[2]

品种

700℃,441MPa

750℃,343MPa

850℃,196MPa

900℃,98MPa

光滑

缺口

光滑

光滑

缺口

光滑

t/h

δ5/%

φ/%

t/h

δ5/%

φ/%

t/h

t/h

δ5/%

φ/%

t/h

t/h

δ5/%

φ/%

锻材

-

-

-

-

471

8

13

-

-

-

-

-

-

-

轧材

461

8

13

537

267

11

17

93

27

29

356

169

37

47

3.3.1.3 GH93锻材纵向和横向试样的持久强度相近,但横向试样的持久塑性低于纵向试样。锻材在650℃和750℃均无缺口敏感性。

3.3.1.4 GH93棒材在标准热处理状态的持久强度见表3-6。

3-6[2]

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

700

569

500

402

750

392

353

284

850

186

157

93

注:根据热强参数综合曲线和试验值确定。

3.3.2 GH93高温蠕变性能

3.3.2.1 GH93棒材在标准热处理状态的蠕变性能见表3-7。

3-7[2,3]

θ/℃

t/h

σ/MPa

εt/%

εtP/%

θ/℃

t/h

σ/MPa

εt/%

εtP/%

650

815

100

100

490

147

0.203

0.154

0.060

0.075

815

850

300

100

137

98

0.274

0.166

0.178

0.102

3.3.2.2 GH93标准热处理状态的盘锻件在650℃的蠕变曲线见图3-2。


   3.4 GH93疲劳性能

3.4.1 GH93高周疲劳 标准热处理状态的旋转弯曲疲劳强度见表3-8。

3-8[1~3]

θ/℃

N/周

σ-1/MPa

σ-1H/MPa

750

815

107

392

294

275

226

   3.5 GH93弹性性能

3.5.1 GH93弹性模量 见表3-9。

3-9[1]

θ/℃

10

100

200

300

400

500

600

700

ED/GPa

226

222

217

210

203

199

190

183

四、GH93组织结构

4.1 GH93相变温度 γ′相开始溶解温度为950℃。

4.2 GH93时间-温度-组织转变曲线

4.3 GH93合金组织结构 在奥氏体基体上析出γ′相,M23C6型碳化物呈链状分布在晶界,MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内,未发现M7C3型碳化物。

五、GH93工艺性能与要求

5.1 GH93成形性能 该合金热加工塑性良好,在1050~1150℃温度范围内,允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130~1150℃,终锻温度不低于950℃,轧制加热温度1150~1170℃,终轧温度不低于1000℃。

5.2 GH93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接,固溶状态焊接性尚好,焊后应消除应力并进行时效处理。

5.3 GH93零件热处理工艺 涡轮盘坯料可以先经固溶处理,机加工后在氩气保护下进行时效

处理,也可以用饼坯经热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温,冷却时出炉后分散冷却。

5.4 GH93表面处理工艺 涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。

5.5 GH93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。



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