GH159

一、概述

GH159合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點(diǎn)是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片狀ε相來(lái)阻止位錯的長(cháng)程運動(dòng)而產(chǎn)生強化，再經(jīng)過(guò)時(shí)效處理析出彌散的Ni3X相補充強化。該合多金具有超高強度、良好的塑韌性和高的應力腐蝕抗力等綜合性能，并且在650℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛機用超高強度緊固件。供應的主要品種是冷拉棒材。

1.1 GH159材料牌號 GH159。

1.2 GH159相近牌號 MP159(美國)。

1.3 GH159材料的技術(shù)標準    

Q/6S 992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》(北京航空材料研究所)

C3S 284-1993《高溫緊固件GH159合金冷拉棒材》

協(xié)上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金冷拉棒材》

1.4 GH159化學(xué)成分  見(jiàn)表1-1。

1.5 GH159熱處理制度 固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室溫進(jìn)行48%±1%的冷拔變形＋時(shí)效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。

1.6 GH159品種規格與供應狀態(tài) 可以供應d5～25mm的冷拉棒材，供應狀態(tài)為冷拔態(tài)。

1.7 GH159熔煉與鑄造工藝 采用真空感應加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。

1.8 GH159應用概況與特殊要求 該合金主要用于航空發(fā)動(dòng)機的緊固件，在600℃下性能穩定，可長(cháng)期使用。是目前綜合性能良好的航空發(fā)動(dòng)機緊固件材料。

合金主要是經(jīng)過(guò)冷變形誘發(fā)產(chǎn)生大量網(wǎng)狀分布的ε相進(jìn)行強化。因此，對冷拔變形的工藝參數要嚴格控制。變形量過(guò)小，強度不足；變形量太大，強度升高，但塑性降低。實(shí)踐證明，當冷變形量控制在下限時(shí)合金具有較好的綜合性能。

二、GH159物理及化學(xué)性能

2.1 GH159熱性能                                        

2.1.1 GH159熔化溫度范圍  熔點(diǎn)1318℃[1]。

2.1.2 GH159熱導率  見(jiàn)表2-1。

2.1.3 GH159線(xiàn)膨脹系數 見(jiàn)表2-2(冷拔＋時(shí)效狀態(tài))。

2.2 GH159密度 ρ=8.33g/cm3[2]。

2.3 GH159電性能 合金的電阻率見(jiàn)表2-3。

2.4 GH159磁性能 合金在25℃時(shí)的磁導率為1.00265[2]。

2.5 GH159化學(xué)性能

2.5.1 GH159耐腐蝕性能 該合金具有良好的抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開(kāi)裂的能力。在典型的氯化鐵實(shí)驗中未發(fā)現縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕。在擦鹽試驗中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應力腐蝕開(kāi)裂的能力。

三、GH159力學(xué)性能

GH159技術(shù)標準規定的性能 見(jiàn)表3-1。

注：1 供應狀態(tài)的棒材硬度要求HRC≥23。

2 供應狀態(tài)的棒材經(jīng)時(shí)效處理后，其拉伸、持久性能和硬度應符合表中規定的要求。當棒材的拉伸性能符合要求時(shí)，硬度實(shí)驗結果不作為判廢依據。

3 持久性能可在光滑-缺口組合試驗上測定。試樣不應在23h內斷裂。試樣光滑部分拉斷后，其伸長(cháng)率應符合表中規定的要求。

4 可在棒材相鄰部位取樣并分別加工的光滑和缺口持久試樣上進(jìn)行實(shí)驗。試樣不應在23h內斷裂；光滑試樣斷裂后，應測定伸長(cháng)率；缺口試樣可不拉斷。

5 持久實(shí)驗可在高于965MPa的應力下進(jìn)行，但實(shí)驗過(guò)程中不能改變應力。實(shí)驗結果應符合表中規定的要求。

6 經(jīng)需方同意，在965MPa的應力下進(jìn)行持久實(shí)驗至23h后，可每隔8～10h遞增應力35MPa，直至試樣拉斷。實(shí)驗結果應符合表中規定的要求。 

四、GH159組織結構

4.1 GH159相變溫度 γ＋ε兩相區溫度范圍為540～700℃，540℃以下的γ相為亞穩態(tài)。                                      

4.2 GH159時(shí)間-溫度-組織轉變曲線(xiàn)

4.3 GH159合金組織結構 合金在上臨界溫度（約700℃）以上為穩定的面心立方γ相，在下臨界溫度以下（約540℃）為穩定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ＋ε的兩相區。當合金從上臨界溫度冷卻到室溫時(shí)可保持亞穩定態(tài)的γ相。當在室溫下進(jìn)行冷變形時(shí)可誘發(fā)γ相到ε相的馬氏體型轉變。因此，合金經(jīng)固溶處理后為亞穩定的γ相，在冷變形過(guò)程中部分γ相發(fā)生馬氏體相變轉變?yōu)榉€定的ε相。所生成的ε相為薄片狀，在面心立方的γ相晶粒內呈交叉網(wǎng)狀分布。在隨后的時(shí)效過(guò)程中又在亞穩定的γ相中析出Ni3X相[4～7]。

五、GH159工藝性能與要求

5.1 GH159成形性能

5.1.1 GH159合金鋼錠首先在1125～1180℃保溫18～36h進(jìn)行均勻化處理以減小組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開(kāi)坯裝爐溫度不高于600℃，加熱溫度為1120℃±10℃，時(shí)間不小于4h。開(kāi)鍛溫度不低于1050℃，終鍛溫度不低于950℃.合金熱軋開(kāi)坯裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30～60min。道次較大變形量不能超過(guò)20%。終軋溫度不低于950℃。熱軋后合金在1050～1070℃退火1h以得到均勻晶粒，便于后續冷變形加工。

5.1.2 GH159軋制棒材經(jīng)固溶處理后，經(jīng)堿、酸洗去氧化皮，再經(jīng)表面涂層處理后，進(jìn)行冷拔變形。冷拔變形量為48%±1%。  

5.2 GH159焊接性能 焊接性能同18-8型不銹鋼，可用氬弧焊工藝[2]。

焊接速度       0.14m/min

電流           100～160A

電壓           10V

GH159焊絲進(jìn)給 0.36～0.56m/min

氬氣流量       5～7L/min 

5.3 GH159零件熱處理工藝 螺栓的熱處理工藝為650～675℃，4h時(shí)效處理，空冷。

5.4 GH159表面處理工藝 合金經(jīng)局部感應加熱熱鐓成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。

5.5 GH159切削加工與磨削性能 合金的機加工性能類(lèi)似于GH738鎳-鈷-鉻合金?？稍诶浼庸娀蜁r(shí)效材料上進(jìn)行機加工。冷拔態(tài)的GH159合金的機加工工藝參數見(jiàn)表5-1。

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