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: Q, y8 H {& o8 ~; S4 f+ }" w变形高温合金的特性、分类及用途6 J. i& ^) T- R: |. [2 T) A
7 Q# I, _: l7 U. _4 i# A
高温合金是根据航空喷气发动机的需要而发展起来的一种金属材料，它可在600～1100℃的高温氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，并长期可靠地工作。主要用于航空发动机的热端部件，也是航天火箭发动机、工业燃气轮机、能源和化工等工业的重要材料。在先进的航空发动机中，高温合金的用量占金属材料总用量的40%～60%。在先进工业国家，如美国，航空航天用高温合金占其总用量的85%左右。
' j4 H: I4 @+ `$ J 高温合金是一种兼有热稳定性和热强性的合金。热稳定性是指金属材料在高温下抗氧化或抗气体腐蚀的能力；而热强性是指金属材料在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属的热稳定性常用称重法来评定，在高温下金属单位时间、单位面积上的失重或增重越大，表示抗氧化性越差，即热稳定性越差。热强性的评定指标包括蠕变极限、持久强度、高温瞬时强度、高温疲劳强度等。蠕变极限表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗塑性变形的能力；持久强度表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗断裂的能力；高温瞬时强度（σb和σ0.2）表征高温下材料在瞬时过载时抵抗塑性变形和断裂的能力；高温疲劳强度是指在规定循环次数下（一般为107次）不引起断裂的应力。; y" k1 Z) [ p+ G2 P# g
高温合金分为变形高温合金和铸造高温合金。变形合金按基体元素的不同，可分为铁基变形高温合金、镍基变形高温合金和钴基变形高温合金，按合金的高温性能、成形特点及用途的不同，变形高温合金又可分为热稳定变形高温合金和热强变形高温合金。热稳定变形高温合金的特点是热稳定性很高，通常在固溶状态下使用，强度虽不高，但塑性很好，可顺利地进行深冲压，主要用于受力不大而工作温度很高的零件，例如燃烧室火焰筒及加力燃烧室等。热强变形高温合金的特点是热强度较高，通常在淬火、时效状态下使用，主要用于高温下承受大载荷及复杂应力的零件，例如涡轮叶片、涡轮盘等。 ^- O1 b/ a1 [8 O0 [: s' a- `$ H
我国的新标准规定，变形高温合金的牌号以汉语拼音字母“GH”后接四位阿拉伯数字来表示。“GH”后第一位数字表示分类号，其中1表示固溶强化型铁基合金；2表示时效强化型铁基合金；3表示固溶强化型镍基合金；4表示时效强化型镍基合金。“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。例如GH2036，GH4033等，其相应的旧牌号为GH36，GH33等。* [- L; [6 c" X8 o8 }
我国于20世纪50年代开始研制高温合金，到目前已有40多种变形高温合金。航空工业中常用的铁基、镍基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度，见表1和表2。
. J% @3 H3 W: h, O2 h7 ]2 y 燃烧室用合金主要有GH3030、GH3039、GH1140、GH3044、GH1015、GH1016、GH22、GH163、GH2302、GH170等。涡轮工作叶片大多采用时效强化型变形合金，如GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH151、GH143、GH2130、GH2302、GH738、GH118、GH220、GH710等。涡轮盘材料大多采用铁-镍基沉淀强化合金（750℃以下），如温度更高，则采用镍基合金或粉末涡轮盘材料。涡轮盘常用合金有GH2036、GH4033、GH2132、GH2135、GH901、GH4133、GH761、GH698、GH710等。
, E( V0 C: _$ j% _! ~4 k+ G v' |9 F! H1 |% V" I
表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度4 q- q- ], R i5 [4 [8 }
合金牌号 化学成分/（%） 使用温度# K; }( d( }; U! Z
C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb ℃3 [# f+ Q n- L& C! |
GH1015 ≤0.08 19～22 34～39 ≤1.5 4.8～5.8 2.5～3.2 ≤0.01 Nb1.1～1.6 ～1.6 950
/ ?! p! F- h/ P0 y+ n! ?: n1 J7 q# g7 j( l
GH1016 ≤0.08 19～22 32～36 ≤1.8 5～6 2.6～3.3 0.1～0.3 ≤0.01 Nb0.9～1.4 ～1.4 9503 ]' `8 G2 `" O# u5 ~; u
- _7 R/ i; R6 c' `, `GH1040 ≤0.12 15～17.5 24～27 1～2 5.5～7.5 Nb0.1～0.2 600 V8 K0 C+ Y( t4 b Q
D9 z! \( j; p5 F' oGH2036 0.34～0.4 11.5～13.5 7～9 7.5～8.5 1.1～1.4 ≤0.12 1.25～1.55 Nb0.25～0.5 ～1.4 650" V5 O/ M; h2 q2 M% K. {
- N4 P4 `6 y* r w# c
GH2132 ≤0.08 13.5～16 24～27 1～2 1～1.5 ≤0.4 1.75～2.3 1.25～1.55 0.001～0.01 ～2.2 700- \) n5 ?: v, H* E- ?
3 q) t' k; U) P0 E8 u
GH2136 ≤0.06 13～16 24.5～28.5 ≤0.35 1.0～1.75 ≤0.35 2.4～3.2 0.01～0.1 0.005～0.025 ～3.0 7004 A5 ^0 Z. m+ c; Q. K$ W
7 {4 f: B$ T1 u( F! |; u7 D: d* uGH2135 ≤0.06 14～16 33～36 ≤0.4 1.7～2.2 1.7～2.2 2.0～2.8 2.1～2.5 ≤0.015 Ce≤0.03 ～4.7 700～750- x. r# a; l* y
" |( X9 H: D1 T- g) m9 v; r- O/ i
GH901 0.02～0.06 11～14 40～45 ≤0.4 5～6.5 ≤0.3 2.8～3.1 0.001～0.02 ～3.2 750$ G7 A/ k$ J: }8 c2 {& S
. P: `5 w) ]* f \5 V% mGH2130 ≤0.8 12～16 35～40 ≤0.5 5～6.5 1.4～2.2 2.4～3.2 ≤0.02 Ce≤0.02 ～4.6 800) X: w' b1 D6 |6 Y9 P, U! V) S0 _; A6 Q
! d1 K |# x5 a q$ Q% L* t
GH2302 ≤0.08 12～16 38～42 ≤0.6 3.5～4.5 1.2～2.5 1.8～2.3 2.3～2.8 ≤0.01 Zr≤0.05 ～4.6 800, M" |6 D. p5 w5 w
/ t/ f D& K' @% R2 Z" RGH1140 0.06～0.12 20～23 35～40 0.7 0.4～1.8 2.0～2.5 0.2～0.6 0.7～1.2 Ce≤0.05 850
5 E: @2 _+ c" E
% P# v; x y) X7 _( \2 UGH761 0.02～0.07 12～14 42～45 2.8～3.2 1.4～1.9 1.4～1.85 3.25～3.65 ≤0.01 Ce≤0.03 ～5.0 750
& {! M# Y$ x* z* u* E4 D5 K0 o+ V4 i
GH907 0.01～0.02 37.6 0.05 ＜0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 650
j" A7 @: ~" a/ Q. l
7 T- Y' L8 p+ L* |7 o表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度
4 W* n" M' S$ T( b/ Y( W5 e6 s3 n2 p合金牌号 化学成分/（%） 使用温度, b5 r" P! N" T+ {3 v5 R4 N1 J: z
C Cr Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 ℃- t0 x0 ], S) [, |) @
GH3030 ≤0.12 19.0～22.0 ≤0.15 0.15～0.35 ≤1.0 800
4 J! y( n; j; p' c- }9 d: k5 B8 \' m- {1 F9 u! _; P
GH4169 ≤0.08 17.0～21.0 2.8～3.3 0.2～0.8 0.65～1.15 17.0～20.0 4.75～5.55 ≤0.01 -253～703" Q& r; `3 Q* r) [* [
- N0 {! u+ G% b7 W7 PGH3039 ≤0.08 19.0～22.0 1.8～2.3 0.35～0.75 0.35～0.37 ≤3.0 0.9～1.3 850
& z* u* m! H4 Q5 |# V4 |7 X+ r9 H
& C. ]6 O( B: H& zGH3044 ≤0.1 23.5～26.5 13.0～16.0 ＜1.5 ≤0.5 0.3～0.7 ≤4.0 900/ p @, d0 k; z" r3 M" r4 O) f
' F. }# v2 x! K: U. P R
GH3128 ≤0.05 19.0～22.0 7.5～9.0 7.5～9.0 0.4～0.8 0.4～0.8 ≤1.0 0.005 Zr0.04 Ce0.05 950
6 x9 }; [8 T' h f7 y0 L* @+ q' ]2 B/ w
GH4033 ≤0.06 19.0～22.0 0.55～0.95 2.2～2.7 ≤1.0 ≤0.01 Ce≤0.01 700～750
3 ?6 h" `1 ~+ O1 M9 s; F
9 t9 y; p( X: r F8 t1 JGH4133 ≤0.07 19.0～22.0 0.7～1.2 2.5～3.0 ≤1.5 1.15～1.65 ≤0.01 700～750
$ _6 P" S7 V& v
' A% Z9 n; j# m {GH4037 ≤0.1 13.0～16.0 5.0～7.0 2.0～4.0 1.7～2.3 1.8～2.3 ≤0.5 ≤0.02 V0.01～0.2 Ce0.02 800～850
- C/ R# o) _+ A$ C" e3 r, y8 G) O, e7 ?9 o
GH4049 ≤0.07 9.5～11.0 1.40～16.0 5.0～6.0 4.5～5.5 3.7～4.4 1.4～1.9 ≤1.5 0.015 V0.2～0.5 Ce0.02 900
. s) v& ]5 Q5 w
& b7 U& @7 ?" f1 SGH141 0.06～0.12 18.0～20.0 10.0～12.0 9.0～10.5 1.4～1.8 3.0～3.5 ≤5.0 0.003～0.01 900# O7 I( d( D1 `% E/ Y! g
p: `, m r n) v; ]4 M
GH151 0.05～0.11 9.5～10.0 15.0～16.5 6.0～7.5 2.5～3.1 5.7～6.2 0.7 1.95～2.35 0.012～0.02 Zr0.03～0.05 2 W2 x D8 ]& f. c! M
Ce0.02 950
m; g% E; K* H& _9 m; @. p
; U6 E8 P. T/ b0 x" YGH118 ≤0.20 14.0～16.0 13.5～15.5 3.0～5.0 4.5～5.0 3.5～4.5 ≤1.0 0.01～0.2 Zr≤0.15 950
6 A1 R! z2 r' \, z1 U1 I8 ?9 b" Q! V! Z- C6 x% _
GH738 0.03～0.1 18.0～21.0 12.0～15.0 3.5～5.0 1.2～1.6 2.75～3.25 ≤2.0 0.003～0.03 Zr0.02～0.08 8153 R2 h% s" S" ?) o2 h* I9 E
8 }2 k A! N3 J' j, CGH698 ≤0.08 13.0～16.0 2.8～3.2 1.3～1.7 2.35～2.75 ≤2.0 1.8～2.2 ≤0.005 Ce≤0.005 550～800' n- h; M- z4 d) \2 ^& b
6 F2 b; r( S0 m. c0 f* c: d
GH220 ≤0.08 9.0～12.0 14.0～15.0 5.0～6.5 5.0～7.0 3.9～4.8 2.2～2.9 ≤3.0 ≤0.02 V0.2～0.8 900～950! X: ~% y. k5 L% h6 g2 E4 M; N
' q9 @! H# J. e# e* N( T: d! ^[ 本帖最后由 asdolmlm 于 2006-6-17 14:21 编辑 ] |
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发表于 2006-6-17 14:20:38
