GH4169 中國(guó)牌號(hào):GH4169/GH169高溫合金 牌號(hào):Inconel 718/UNS NO7718 法國(guó)牌號(hào):NC19FeNb 一、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金概述: GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強(qiáng)化的鎳基高溫合金,在-253~700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的,650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的*,并具有良好的、抗輻射、、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和組織穩(wěn)定性,能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件,在宇航、核能、石油工業(yè)中,在上述溫度范圍內(nèi)獲得了為廣泛的應(yīng)用。 該合金的另一特點(diǎn)是合金組織對(duì)熱加工工藝特別敏感,掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系,可針對(duì)不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程,就能獲得可滿足不同強(qiáng)度級(jí)別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等。可制成盤(pán)、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機(jī)匣等零部件在航空上使用。 1、GH4169材料牌號(hào):GH4169(GH169) 2、GH4169相近牌號(hào):Inconel 718(),NC19FeNb(法 國(guó)) 3、GH4169材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn): 4、GH4169化學(xué)成分:該合金的化學(xué)成分分為3類(lèi):標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分,見(jiàn)表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮,從而減少碳化鈮的數(shù)量,減少疲勞源和增加強(qiáng)化相的數(shù)量,提高性能和材料強(qiáng)度。同時(shí)減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低和有害雜質(zhì)的含量,提高材料純度和。 核能應(yīng)用的GH4169合金,需控制硼含量(元素成分不變),具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當(dāng)ω(B)≤0.002%時(shí),為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別,合號(hào)為GH4169A。 表1-1[1] % 類(lèi)別 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | 標(biāo)準(zhǔn) | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 優(yōu)質(zhì) | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 高純 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 類(lèi)別 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | 不大于 | 標(biāo)準(zhǔn) | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | 優(yōu)質(zhì) | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | 高純 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.005 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | 0.30 | 0.005 | | | | | | | | | | | | | | | | |
類(lèi)別 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O | 不大于 | 標(biāo)準(zhǔn) | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- | 優(yōu)質(zhì) | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | --- | --- | 0.01 | 0.01 | 高純 | 0.00003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | 0.00005 | 0.0001 | 0.01 | 0.005 |
5、GH4169 熱處理制度:合金具有不同的熱處理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量,從而獲得不同級(jí)別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類(lèi): (1)、(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。 經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化,晶界和晶內(nèi)均無(wú)δ相,存在缺口敏感性,但對(duì)提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。 (2)、(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h 爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。 經(jīng)此制度處理的材料有δ相,有利于消除缺口敏感性,是常用的熱處理制度,也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。 (3)、720℃±5℃,8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃,8h,空冷。 經(jīng)此制度處理后,材料中的δ相較少,能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱(chēng)為直接時(shí)效熱處理制度。 6、GH4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài):可以供應(yīng)模鍛件(盤(pán)、整體鍛件)、餅、環(huán)、棒(鍛棒、軋棒、冷拉棒)、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤(pán)狀交貨。 7、GH4169 熔煉和鑄造工藝:合金的冶煉工藝分為3類(lèi):真空感應(yīng)加電渣重熔;真空感應(yīng)加真空電弧重熔;真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔??筛鶕?jù)零件的使用要求,選擇所需的冶煉工藝,滿足應(yīng)用要求。 8、GH4169 應(yīng)用概況與特殊要求:制造航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動(dòng)件,如盤(pán)、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件;制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架;制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及零件。 近年來(lái),在對(duì)該合金研究不斷深化和對(duì)該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上,為提高質(zhì)量和降低,發(fā)展了很多新工藝:真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝,有效減輕鈮偏析;采用噴射成型工藝,生產(chǎn)環(huán)件,降低生產(chǎn)和縮短生產(chǎn)周期;采用超塑成型工藝,擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。 二、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金物理及化學(xué)性能: 1、GH4169 熱性能: (1)、GH4169 熔化溫度范圍 1260~1320℃。 (2)、GH4169 熱導(dǎo)率:見(jiàn)表2-1 表2-1 θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | λ/(W/(m·℃)) | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
(3)、 GH4169 比熱容 見(jiàn)表2-2。 (4)、 GH4169線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3; 2、GH4169密度:ρ=8.24g/cm3。 3、GH4169電性能:見(jiàn)表2-2 表2-2 θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | c/(J/(kg·℃)) | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.4 | 657.2 | 707.4 |
表2-3 θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 | 20~1000 | α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
4、GH4169磁性能:合金無(wú)磁性。 5、GH4169化學(xué)性能: 6、GH4169性能:在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見(jiàn)表 2-4。 表2-4 θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
三、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金性能要求: 1、因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快,易形成富鈮的黑斑;熔速慢,會(huì)形成貧鈮的白斑;電棒表面質(zhì)量差和電棒內(nèi)部有裂紋,均易導(dǎo)致白斑的形成,所以,提高電棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過(guò)重,至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相*溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時(shí)間,根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析成都直接相關(guān)。目前生產(chǎn)中采用的1160℃,20h+1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,因此建議采用以下工藝: (1)、1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h; (2)、1160℃,24h+1200℃,70h。 2、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開(kāi)坯加熱溫度不得超過(guò)1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求,結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開(kāi)坯和生產(chǎn)鍛件時(shí),中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來(lái)確定,一般情況下,鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個(gè)類(lèi)鍛件的鍛造溫度和變形程度見(jiàn)表3-1 表3-1 鍛件類(lèi)別 | 次鍛造 | 次鍛造 | 第二次鍛造 | 第二次鍛造 | 晶粒度/級(jí) | 晶粒度/級(jí) | | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 基本晶粒 | 個(gè)別大晶粒 | 普通 | 1065~1090 | --- | 1040~1065 | --- | 4~6 | 允許 | 高強(qiáng) | 1040~1065 | --- | 1010~1040 | 30~50 | 8 | ≥2 | 直接時(shí)效 | 995~1025 | >50 | 970~995 | >50 | 10 | ≥2 |
四、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金加工: 1、預(yù)熱:工件在加熱之前和加熱過(guò)程中都必須進(jìn)行表面清理,保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有、、鉛或低熔點(diǎn)金屬,GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來(lái)源于做標(biāo)記的油漆、粉筆、潤(rùn)滑油、水、燃料等。燃料的含量要低,如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%,城市煤氣的含量要低于0.25g/m3,的含量低于0.5%是理想的。 加熱的電爐好要具有較的控溫能力,爐氣必須為中性或弱堿性,應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動(dòng)。 2、熱加工:GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或快速冷卻方式,熱加工后應(yīng)及時(shí)退火以保證得到的性能。熱加工時(shí)材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限,為了保證加工時(shí)的塑性,變形量達(dá)到20%時(shí)的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。 3、冷加工:冷加工應(yīng)在固溶處理后進(jìn)行,GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼,因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整,并且在冷加工過(guò)程中應(yīng)有中間退火過(guò)程。 4、熱加工: (1)、熱處理: 不同的固溶處理和時(shí)效處理工藝會(huì)得到不同的材料性能。由于γ”相的擴(kuò)散速率較低,所以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效處理能使GH4169合金獲得的機(jī)械性能。 (2)、打磨: 在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除,需要用細(xì)砂帶打磨,在和的混合酸中酸洗之前,也要用砂紙去除氧化物或進(jìn)行鹽浴預(yù)處理。 (3)、機(jī)加工: GH4169的機(jī)加工需在固溶處理后進(jìn)行,要考慮到材料的加工硬化性,與奧氏體不銹鋼不同的是, GH4169適合采用低表面切削速度。 (4)、焊接: 沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接,無(wú)焊后開(kāi)裂傾向。適焊性、易加工性、高強(qiáng)度是這種材料的幾大優(yōu)點(diǎn)。GH4169適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前,材料表面要潔凈、無(wú)油污、無(wú)粉筆記號(hào)等,焊縫周?chē)?5mm 范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。 5、推薦使用的焊接材料: 焊條:ENiCrFe-3,焊絲:ERNiCr-3 五、GH4169(inconel718,N07718)高溫合金品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài): 1、品種分類(lèi):可生產(chǎn)各種規(guī)格的GH4169無(wú)縫管、GH4169鋼板、GH4169圓鋼、GH4169鍛件、GH4169法蘭、GH4169圓環(huán)、GH4169焊管、GH4169鋼帶、GH4169絲材及配套GH4169焊材。 2、交貨狀態(tài):無(wú)縫管:固溶+酸白,長(zhǎng)度可定尺;板材:固溶、酸洗、切邊;焊管:固溶酸白+RT%探傷,鍛件:退火+車(chē)光;棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車(chē)光;帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨;絲材以固溶酸洗盤(pán)狀或直條狀、固溶直條細(xì)磨光狀態(tài)交貨。 |