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GH4145（GH145）（InconelX-750）鎳基變形高溫合金

中國(guó)牌號(hào)：GH145/GH4145、GH145 (GH4145)

美國(guó)牌號(hào)：InconelX-750

德國(guó)牌號(hào)：NiCr15Fe7TiAl

法國(guó)牌號(hào)：NC15FeTNbA

日本牌號(hào)：NCF750

一、GH145(GH4145) 概述

     GH145合金主要是以γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的鎳基高溫合金，在980℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能，800℃以下具有較高的強(qiáng)度，540℃以下具有較好的耐松弛性能，同時(shí)還具有良好的成形性能和焊接性能。該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)在800℃以下工作并要求強(qiáng)度較高的耐腐蝕的環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等零件、在540℃以下工作的具有中等或較低應(yīng)力并要求耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。還可用于制造氣輪機(jī)渦輪葉片等零件。可供應(yīng)的品種有板材、帶材、棒材、鍛件、環(huán)形件、絲材和管材。

    1.1 GH145(GH4145) 材料牌號(hào)  GH145(GH4145)

    1.2 GH145(GH4145) 相近牌號(hào) Inconel X-750(美國(guó)）,NiCr15Fe7TiAl(德 國(guó)),NC15FeTNbA(法國(guó)),NCF750 （日本）

    1.3 GH145(GH4145) 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    1.4 GH145(GH4145) 化學(xué)成分  見表1-1。

                            表1-1                                        %

    注：表中Mn、Si為棒、鍛件、環(huán)形件和絲材含量，板材、帶材和管材為：ω(Mn)≤0.35%,ω(Si)≤0.35%。

    1.5 GH145(GH4145) 熱處理制度 板、帶、管材供應(yīng)狀態(tài)的固溶熱處理制度980℃±15℃，空冷。材料及零件的中間熱處理制度，可分別選擇下列工藝進(jìn)行熱處理。

    退火：955～1010℃，水冷。

    焊接件焊接前退火：980℃，1h。

    焊接件消除應(yīng)力退火：900℃,保濕2h。

    消除應(yīng)力退火：885℃±15℃，24h,空冷。

    1.6 GH145(GH4145) 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)各種規(guī)格的棒材、鍛件、環(huán)形件、熱軋板、冷軋板、帶材、管材和絲材。

    板材和帶材一般于熱軋或冷軋、退火或固溶、酸洗拋光后供應(yīng)。

棒材、鍛件和環(huán)形件可于鍛態(tài)或熱軋狀態(tài)供應(yīng)；也可于鍛后固溶處理供應(yīng)；棒材可于固溶后磨光或車光供應(yīng)，當(dāng)訂單有要求時(shí)，可于冷拉狀態(tài)就位。

管材于固溶處理并清除氧化皮后供應(yīng)。

    絲材可于固溶狀態(tài)供應(yīng)；對(duì)于標(biāo)稱直徑或厚度在6.35mm以下的絲材，可固溶后并以50%～65%的冷拉變形供應(yīng)；標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材，固溶處理后以不小于30%的冷拉變形供應(yīng)。對(duì)于標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材，根據(jù)要求固溶處理后以不小于15%的冷拉變形供應(yīng)。

    1.7 GH145(GH4145) 熔煉與鑄造工藝 合金采用電弧爐加真空自耗重熔、真空感應(yīng)加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應(yīng)加真空自耗重熔。

    1.8 GH145(GH4145) 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在540℃以下的耐腐蝕的平面波形彈簧、周向螺旋彈簧、螺旋壓簧、彈簧卡圈和密封圈等零件。

二、GH145(GH4145) 物理及化學(xué)性能    

    2.1 GH145(GH4145) 熱性能

2.1.1 GH145(GH4145)  熔化溫度范圍  1395～1425℃。

2.1.2 GH145(GH4145)  熱導(dǎo)率  見表2-1。

                                                                                                  表2-1[1]

2.1.3 GH145(GH4145) 線膨脹系數(shù) 見表2-2。

                                                                                      表2-2[2]

    2.2 GH145(GH4145)密度  ρ=8.25g/cm3[7]。

2.3 GH145(GH4145)電性能  50℃時(shí)的電阻率ρ=1.22×10-6Ω.m[6]。

 三、GH145(GH4145)力學(xué)性能

    GH145(GH4145)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的帶材、板材和管材的室溫力學(xué)性能見表3-1。
                                                                                       表3-1

    注：交貨狀態(tài)為固溶980℃±15℃，保溫適當(dāng)時(shí)間，空冷或快冷，去除氧化皮。

GH145(GH4145)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絲材的室溫力學(xué)性能見表3-2。
                                                   表3-2

    注：交貨狀態(tài)，絲材在冷拉至成品前，在1090～1200℃內(nèi)的某一溫度固溶處理，然后按下述規(guī)定進(jìn)行冷拉；

    A類：標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大與6.35mm的絲材，冷拉變形量為50%～65%；標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)大于6.35mm的絲材，冷拉變形量為30%以上。

    B類：標(biāo)稱直徑或邊長(zhǎng)不大于0.65mm的絲材，冷拉變形量為15%左右。

GH145(GH4145)棒材、鍛材和環(huán)形件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的持久性能見表3-3。
                                                                            表3-3[3]

四、GH145(GH4145) 組織結(jié)構(gòu)

    4.1 GH145(GH4145)相變溫度 γ′相開始析出溫度約為600℃，析出峰約為800℃，900℃開始回溶，到970℃時(shí)幾乎全部溶解。

4.2 GH145(GH4145)時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

    4.3 GH145(GH4145)合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，其組織由γ基體、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相組成，γ′含量大約為14.5%，是合金的主要強(qiáng)化相。

五、 GH145(GH4145)工藝性能與要求

5.1 GH145(GH4145)成形性能 合金的鍛造溫度在1220～950℃之間均易成形。鋼錠開坯鍛造，其加熱溫度可在1200℃，為了使最終鍛件或棒材獲得良好的組織和性能，隨后的鍛造加熱溫度應(yīng)在相應(yīng)較低的溫度下進(jìn)行。終鍛溫度應(yīng)不低于950℃。該合金在劇烈成形工序后應(yīng)進(jìn)行固溶處理。
      5.2 GH145(GH4145)焊接性能 合金具有較好的焊接性能，可進(jìn)行各種焊接，但對(duì)大截面的零件較難進(jìn)行熔焊，而對(duì)小截面零件和薄板焊接性能較好。焊接必須在退火或固溶處理后進(jìn)行，焊后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理，采用980℃，保濕0.5h或900℃保濕2h。焊接組合件隨后進(jìn)行時(shí)效處理，可獲得近似完全熱處理狀態(tài)的強(qiáng)度。

    5.3 GH145(GH4145)零件熱處理工藝 零件的熱處理應(yīng)在無硫的中性或還原性氣氛中進(jìn)行，以免發(fā)生硫化。零件應(yīng)避免在870～650℃之間進(jìn)行“熱-冷”處理，對(duì)于大截面的零件，為了防止裂紋，固溶處理后應(yīng)在空氣中冷卻。

    成品零件最終熱處理：

    對(duì)于在600℃以上工作、要求持久蠕變性能的零部件：

        固溶：1150℃±15℃,保溫2～4h,空冷；

        時(shí)效：845℃±15℃，保溫24h，空冷+705℃±15℃,保溫24h,空冷。

    對(duì)于在600℃以下工作、要求室溫和高溫拉伸性能的零部件：

        固溶：980℃±15℃,保溫1h,空冷；

        時(shí)效：730℃±15℃，保溫8h，以50℃/h爐冷到620℃±10℃,保溫8h,空冷。

    環(huán)形件一般采用下述熱處理制度：

        固溶：1095℃±15℃,保溫2-4h,空冷；

        時(shí)效：845℃±15℃，保溫24h，空或爐冷到+705℃±15℃,保溫20h,空冷。

    棒材和鍛件在600℃以下溫度使用時(shí)，采用下述制度進(jìn)行熱處理：

        均勻化：885℃±15℃,保溫24h,空冷；

        時(shí)效：705℃±15℃，保溫20±1h,空冷。

    退火狀態(tài)的板材和帶材及做彈簧用的板帶和絲材可采用下述制度進(jìn)行熱處理：

        時(shí)效：1）705℃±15℃,保溫22h,空冷；

              2）760℃±10℃，保溫1h,空冷。

        固溶：980℃±15℃,保溫1h,空冷；

        時(shí)效：730℃±10℃，保溫8h，以50℃/h爐冷到+620℃±10℃,保溫8h,空冷。

    5.4 GH145(GH4145)表面處理工藝

    5.5 GH145(GH4145)切削加工與磨削性能 合金可以在各種狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械加工，退火或固溶狀態(tài)下機(jī)械加工性能良好。