GH159鈷基高溫合金鋼、現(xiàn)貨：圓棒、板材、鍛件、特殊尺寸可訂貨！
GH159合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點是：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相來阻止位錯的長程運動而產(chǎn)生強化，再經(jīng)過時效處理析出彌散的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(yīng)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)動機的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)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(yīng)的主要品種是冷拉棒材。
GH159材料牌號 GH159。
GH159相近牌號 GH159
GH159材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
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》
28-1993《高溫緊固件GH159合金冷拉棒材》
GH159化學(xué)成分
|
C
|
Cr
|
Ni
|
Co
|
Mo
|
Fe
|
Ti
|
|
≤0.04
|
18～20
|
余
|
34～38
|
6～8
|
8～10
|
2.5～3.25
|
|
Al
|
Nb
|
B
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
|
不大于
|
|
0.1～0.3
|
0.25～0.75
|
0.03
|
0.20
|
0.20
|
0.02
|
0.01
|
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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＋時效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。
GH159品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d5～25mm的冷拉棒材，供應(yīng)狀態(tài)為冷拔態(tài)。
GH159熔煉與鑄造工藝 采用真空感應(yīng)加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。
GH159應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用于航空發(fā)動機的緊固件，在600 ℃下性能穩(wěn)定，可長期使用。是目前綜合性能最好的航空發(fā)動機緊固件材料。
合金主要是經(jīng)過冷變形誘發(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(shù)要嚴(yán)格控制。變形量過小，強度不足；變形量太大，強度升高，但塑性降低。實踐證明，當(dāng)冷變形量控制在下限時合金具有較好的綜合性能。
二、GH159物理及化學(xué)性能
GH159熱性能
GH159熔化溫度范圍 熔點1318 ℃[1]。
GH159熱導(dǎo)率
|
θ/℃
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
700
|
800
|
|
λ/(W/m·℃)
|
冷拔狀態(tài)
|
11.3
|
14.1
|
15.6
|
17.4
|
19.1
|
21.0
|
23.0
|
24.6
|
|
冷拔＋時效狀態(tài)
|
11.0
|
13.8
|
15.3
|
17.1
|
18.6
|
20.5
|
21.0
|
-
|
GH159線膨脹系數(shù) 見表2-2(冷拔＋時效狀態(tài))。
表2-2[3]
|
θ/℃
|
25～100
|
25～200
|
25～300
|
25～400
|
25～500
|
25～600
|
25～700
|
25～800
|
|
α/10-6℃-1
|
14.3
|
14.2
|
14.2
|
14.6
|
14.9
|
15.1
|
16.0
|
18.2
|
GH159密度 ρ=8.33g/cm3[2]。
GH159電性能 合金的電阻率見表2-3。
表2-3[1]
|
θ/℃
|
25
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
ρ/(10-6Ω·m)
|
冷拔狀態(tài)
|
1.033
|
1.059
|
1.086
|
1.118
|
1.151
|
1.201
|
1.236
|
|
冷拔＋時效狀態(tài)
|
1.096
|
1.102
|
1.135
|
1.162
|
1.181
|
1.210
|
1.231
|
GH159磁性能 合金在25℃時的磁導(dǎo)率為1.00265[2]。
GH159化學(xué)性能
GH159耐腐蝕性能 該合金具有極好的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實驗中未發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕和點蝕。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(yīng)力腐蝕開裂的能力。
GH159力學(xué)性能
GH159技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。
|
品種
|
狀態(tài)
|
取樣方向
|
拉伸性能
|
HRC
|
持久性能
|
|
θ/℃
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ5/%
|
φ/%
|
θ/℃
|
σ/MPa
|
t/h
|
δ5/%
|
|
不小于
|
|
冷拉棒材
|
冷拔＋時效
|
縱向
|
室溫
|
1795
|
1725
|
6
|
22
|
44
|
650
|
965
|
≥23
|
≥5
|
|
595
|
1415
|
1310
|
5
|
15
|
-
|
注：1 供應(yīng)狀態(tài)的棒材硬度要求HRC≥23。
2 供應(yīng)狀態(tài)的棒材經(jīng)時效處理后，其拉伸、持久性能和硬度應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。當(dāng)棒材的拉伸性能符合要求時，硬度實驗結(jié)果不作為判廢依據(jù)。
3 持久性能可在光滑-缺口組合試驗上測定。試樣不應(yīng)在23h內(nèi)斷裂。試樣光滑部分拉斷后，其伸長率應(yīng)符合表中規(guī)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)行實驗。試樣不應(yīng)在23h內(nèi)斷裂；光滑試樣斷裂后，應(yīng)測定伸長率；缺口試樣可不拉斷。
5 持久實驗可在高于965MPa的應(yīng)力下進(jìn)行，但實驗過程中不能改變應(yīng)力。實驗結(jié)果應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。
6 經(jīng)需方同意，在965MPa的應(yīng)力下進(jìn)行持久實驗至23h后，可每隔8～10h遞增應(yīng)力35MPa，直至試樣拉斷。
實驗結(jié)果應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。
GH159室溫及各種溫度下的力學(xué)性能
GH159硬度 固溶狀態(tài)室溫硬度HRC≤20[3]；冷拔狀態(tài)室溫硬度HRC≥38[3]；冷拔＋時效狀態(tài)室溫硬度HRC≥44。
GH159時效前后冷拔棒材硬度隨溫度的變化見表3-2。
GH159時效前后冷拔棒材橫截面不同半徑處的硬度見表3-3。
GH159拉伸性能
GH159合金的典型室溫拉伸性能見表3-4。
表3-2[1] 表3-3[1]
|
θ/℃
|
室溫
|
200
|
400
|
550
|
600
|
|
距表面的距離/mm
|
0.2
|
1.1
|
2.0
|
2.7
|
4.0
|
5.0
|
|
HV
|
冷拔狀態(tài)
|
405
|
370
|
354
|
342
|
333
|
HV
|
48%冷拔
|
496
|
483
|
475
|
467
|
457
|
448
|
|
冷拔＋時效狀態(tài)
|
437
|
409
|
383
|
368
|
357
|
冷拔＋時效
|
548
|
-
|
-
|
-
|
-
|
518
|
表3-4[2]
|
狀態(tài)
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ5/%
|
φ/%
|
|
固溶
|
850
|
400
|
60
|
69
|
|
冷拔
|
1585
|
1415
|
12
|
46
|
|
冷拔＋時效
|
1895
|
1825
|
8
|
35
|
GH159合金在不同溫度下的拉伸性能見表3-5。
表3-5[1]
|
θ/℃
|
25
|
260
|
370
|
480
|
595
|
705
|
815
|
θ/℃
|
25
|
260
|
370
|
480
|
595
|
705
|
815
|
|
σb/MPa
|
1917
|
1724
|
1641
|
1586
|
1565
|
1407
|
896
|
δ5/%
|
9
|
8
|
8
|
9
|
8
|
15
|
34
|
|
σP0.2/MPa
|
1882
|
1655
|
1551
|
1503
|
1482
|
1282
|
690
|
φ/%
|
35
|
31
|
27
|
22
|
20
|
46
|
65
|
GH159不同溫度的缺口拉伸性能見表3-6。
|
θ/℃
|
25
|
260
|
370
|
480
|
595
|
650
|
705
|
|
Kt
|
6.1
|
6.0
|
6.1
|
6.1
|
5.8
|
6.1
|
5.8
|
|
σbH/MPa
|
2572
|
2372
|
2255
|
2186
|
2103
|
1993
|
1958
|
|
σbH/σb
|
1.32
|
1.40
|
1.38
|
1.37
|
1.37
|
1.31
|
1.38
|
GH159持久和蠕變性能
GH159高溫持久性能見表3-7。
|
項目
|
光滑持久
|
光滑-缺口聯(lián)合持久①
|
|
θ/℃
|
650
|
650
|
675
|
|
σ/MPa
|
690
|
862
|
1034
|
965
|
1034
|
862
|
|
t/h
|
815.0
|
23.9
|
8.3
|
156.4
|
39.2
|
52.4
|
|
δ5/%
|
-
|
-
|
22.5
|
18.4
|
16.2
|
27.5
|
|
φ/%
|
-
|
-
|
27.9
|
26.9
|
45.8
|
48.6
|
① 缺口試樣Kt=3.8。
GH159高溫松弛性能 應(yīng)力松弛性能見圖3-1。
GH159疲勞性能
GH159高周疲勞 棒材于48%冷拔＋時效狀態(tài)的拉-拉疲勞性能見表3-8。
表3-8[1]
|
θ/℃
|
σmax/MPa
|
N/周
|
|
室溫
|
931
833
|
4.5×105
3.22×106
|
|
400
|
784
774
736
716
|
9.6×106
>1.0×107
>6.08×105
>1.0×107
|
|
550
|
736
|
>1.007×107
|
注：應(yīng)力比R=0.1，頻率f=85Hz。
GH159彈性性能
GH159彈性模量 見表3-9。
|
θ/℃
|
室溫
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
ED/GPa
|
固溶
|
222
|
209.5
|
203.6
|
195.9
|
188.0
|
182.4
|
177.2
|
|
冷拔＋時效
|
243
|
230.3
|
223.4
|
217.7
|
210.1
|
204.0
|
192.7
|
GH159切變模量 見表3-10。
|
θ/℃
|
室溫
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
G/GPa
|
固溶
|
81.3
|
78.9
|
76.5
|
73.8
|
71.2
|
68.8
|
66.0
|
|
冷拔＋時效
|
89.8
|
87.9
|
85.5
|
82.1
|
79.2
|
77.1
|
74.0
|
GH159泊松比 見表3-11。
|
θ/℃
|
室溫
|
100
|
200
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
μ
|
固溶
|
0.32
|
0.33
|
0.33
|
0.33
|
0.32
|
0.32
|
0.34
|
|
冷拔＋時效
|
0.32
|
0.31
|
0.31
|
0.33
|
0.33
|
0.32
|
0.30
|
四、GH159組織結(jié)構(gòu)
GH159相變溫度 γ＋ε兩相區(qū)溫度范圍為540～700℃，540℃以下的γ相為亞穩(wěn)態(tài)。
GH159時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
GH159合金組織結(jié)構(gòu) 合金在上臨界溫度（約700℃）以上為穩(wěn)定的面心立方γ相，在下臨界溫度以下（約540℃）為穩(wěn)定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ＋ε的兩相區(qū)。當(dāng)合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩(wěn)定態(tài)的γ相。當(dāng)在室溫下進(jìn)行冷變形時可誘發(fā)γ相到ε相的馬氏體型轉(zhuǎn)變。因此，合金經(jīng)固溶處理后全部為亞穩(wěn)定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發(fā)生馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)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(nèi)呈交叉網(wǎng)狀分布。在隨后的時效過程中又在亞穩(wěn)定的γ相中析出Ni3X相[4～7]。
五、GH159工藝性能與要求
GH159成形性能
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。合金鍛造開坯裝爐溫度不高于600℃，加熱溫度為1120℃±10℃，時間不小于4h。開鍛溫度不低于1050℃，終鍛溫度不低于950℃.合金熱軋開坯裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30～60min。道次最大變形量不能超過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(xù)冷變形加工。
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%。
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
GH159零件熱處理工藝 螺栓的熱處理工藝為650～675℃，4h時效處理，空冷。
GH159表面處理工藝 合金經(jīng)局部感應(yīng)加熱熱鐓成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。
GH159切削加工與磨削性能 合金的機加工性能類似于GH738鎳-鈷-鉻合金?？稍诶浼庸娀蜁r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(shù)見表5-1。
|
操作
|
工具材料
|
工具幾何形狀
|
工具類型
|
切削深度/mm
|
走刀量
|
切削速度/(mm/min)
|
磨削厚度/mm
|
切削液
|
|
車削
|
M24高速鋼
|
縱向前角：0°
副偏角：15°
副后角：10°
后角：5°
旁諷緣角：15°
|
5"～8"方形刀具
|
1.27
|
0.254
mm/轉(zhuǎn)
|
7620
|
0.508
|
浮化油(1：20)
|
|
圓周銑和端銑
|
M2高速鋼
|
螺旋角：30°
RR：10°
后角：45°
外周余角：7°
|
直徑1"的四出屑槽端銑刀
|
3.17
|
0.051mm/轉(zhuǎn)
|
19050
|
0.127
|
含硫礦物油
|
|
鉆孔
|
T15高速鋼
|
鉆頭角：118
螺旋角：29°
間隙：7°
|
直徑1/4"二槽鉆頭
|
12.7
|
0.127mm/轉(zhuǎn)
|
6350
|
0.305
|
氯化物礦物油
|
|
鉸孔
|
M2高速鋼
|
直出屑槽
倒棱角：45°
后角：7°
|
六槽高速鋼鉸刀
|
12.7
|
0.229mm/轉(zhuǎn)
|
15240
|
0.1524
|
氯化物礦物油
|
|
攻絲
|
M1高速鋼
|
2個出屑槽，螺絲尖75%螺紋
|
5/16-24表面硬化絲錐
|
12.7
|
-
|
1270
|
-
|
氯化物礦物油
|
|
