材料牌號(hào)：inconel738 GH738、 (GH4738)
一、GH738概述
是Ni-Cr-Co是沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在815℃以下。合金加入鈷、鉻和鉬元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，加入鋁、鈦元素形成γ’相，加入硼、鋯元素凈化和強(qiáng)化晶界。合金在760℃~870℃具有較高的屈服強(qiáng)度和抗疲勞性能；在870℃以下的燃?xì)鉁u輪氣氛中具有較高的抗氧化性能和抗腐蝕性能；適用于制作渦輪盤，工作葉片、高溫緊固件、火焰筒、軸和渦輪機(jī)匣等零件。主要產(chǎn)品有冷軋帶和熱軋板材、管材、帶材、絲材、鍛件和螺栓緊固件等。
GH684高溫合金以用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤、葉片和密封環(huán)件等，以及煙氣渦輪機(jī)葉片、渦輪盤和大型螺栓等。該合金在國(guó)外廣泛應(yīng)用余航空、航天、石油、化工及發(fā)電等設(shè)備領(lǐng)域，如氣壓機(jī)葉片、渦輪盤、閥體環(huán)形件和軸類等傳動(dòng)件。
GH684高溫合金在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或相似的工作條件下所遇到的各種氣氛中，都具有較好的抗氧化和耐蝕性能，連續(xù)工作的抗氧化溫度可達(dá)1040℃，間斷工作可達(dá)870℃，合金對(duì)鹽霧腐蝕抗力也比較好，尤以固溶處理狀態(tài)的為優(yōu)，棒材經(jīng)1080℃×4h/AC﹢穩(wěn)定化﹢時(shí)效處理后，在650℃、750℃和815℃的缺口持久實(shí)驗(yàn)表明該合金無缺口敏感性。合金經(jīng)650℃和730℃長(zhǎng)期時(shí)效至3000h后無新相析出，組織穩(wěn)定。
摘自GB/T 14992，雜質(zhì)元素分析有區(qū)別的摘自Q/5B 4017、遼新6-0044、遼新6-0045、QJ/DT 01.63056、QJ/DT01.63099，
1.2 GH738相近牌號(hào) inconel738Waspaloy(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 見表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | |||||
0.03～0.10 | 18.0～21.0 | 余 | 12.0～15.0 | 3.50～5.00 | 1.20～1.60 | 2.75～3.25 | |||||
B | Zr | Fe | Mn | Si | P | S | |||||
小于 | |||||||||||
0.003～0.010 | 0.02～0.08 | 2.0 | 0.10 | 0.15 | 0.015 | 0.015 | |||||
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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 見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
λ/(W/(m·℃)) | 16.8 | 18.3 | 20.2 | 22.4 | 24.1 | 25.3 | 28.0 |
2.1.3 GH738比熱容 見表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
c/(J/(kg.℃)) | 515 | 540 | 573 | 603 | 640 | 665 | 707 |
2.1.4 GH738線膨脹系數(shù) 見表2-3。
表2-3[1]
θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
α/10-6℃-1 | 12.47 | 12.73 | 13.04 | 13.53 | 13.97 | 14.47 | 15.05 | 15.68 | 15.95 |
2.3 GH738電性能
2.4 GH738磁性能 合金無磁性。
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]
θ/℃ | 900 | 1000 |
氧化速率/(g/(m2· h)) | 0.083 | 0.226 |
三、GH738力學(xué)性能
3.1 GH738技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
表3-1
拉伸性能 | HBS | 持久性能 | ||||||
θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | |
不小于 | 不小于 | |||||||
815 | 608 | 20 | 32 | 299～387 | 815 | 328 | 23 | 8 |
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)效過程中無新相析出，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合金塑性圖見圖5-1。
5.1.2 GH738合金的再結(jié)晶圖見圖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
