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5 W: |8 ~9 }3 i8 r2 |变形高温合金的特性、分类及用途
6 k) o: d% f& L6 C, n" Q# F S6 w; K, \' H
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。- F9 C: a* b6 j! E/ Z3 o
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。
% \9 d/ D% d+ @' { 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。8 K8 A& Z8 ^; |6 U, u
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。7 k3 C' V, W' L0 Z
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。
+ }* R! c! h: x8 W 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。
6 G1 o' z9 L- Q; v+ |. ]( ^2 y- g+ \; k( w* R2 l- A Y4 f8 ?; m
表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度
) h1 [ O# ?7 q( J1 [$ q合金牌号 化学成分/（%） 使用温度5 D, N1 C1 w+ O( e
C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb ℃
1 B6 P$ J* H {6 M& J. g" |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
- W* \ U" H' X2 |, m
" m+ R1 B6 w. u! V* wGH1016 ≤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 9502 y; a$ H- F1 N D: N. B% c0 B
4 F6 k! z6 r# Z/ c+ MGH1040 ≤0.12 15～17.5 24～27 1～2 5.5～7.5 Nb0.1～0.2 600
6 Z1 c3 ]( W/ j# a# n0 h+ b6 i5 j+ a& Y6 {; m& l
GH2036 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# `) d0 P- T: C y
5 a: o, l5 P! l$ v0 u
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
$ D# j# T1 X, Y$ h3 _, Z$ C3 ]: B
' c' w5 Y% ]3 ~8 {* L/ }' e, yGH2136 ≤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 7002 P# X# X2 F3 V. G( U4 ]
l, q* K* J! m# nGH2135 ≤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
- n# r# |7 b( N
) `0 ]5 }% \- C7 W4 [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
% M# B# y( E$ @4 n! D3 |! q
4 I( \- A3 c4 |; h# p1 v1 _- iGH2130 ≤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
6 y3 h- f% N/ X2 R9 c
4 {! F- f* \/ P. ]' dGH2302 ≤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! Z! w) [4 w0 P4 K+ Q
) \$ ?4 r3 c- _( @/ B, n
GH1140 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% S+ U" i$ E$ f: P8 ?: k
$ g3 X' c" J( f
GH761 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
$ G6 q7 N5 p1 o ?! k+ a" V2 x2 W8 }
GH907 0.01～0.02 37.6 0.05 ＜0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 650
( Y/ ^6 x: s0 _ A$ f# i4 X+ S) c+ \2 E4 q" ?7 A }
表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度
! e: F1 \2 \% `: w合金牌号 化学成分/（%） 使用温度
0 U. L" o. [, ^. U' }% @4 i C Cr Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 ℃
! s0 m, o! z y0 d; t. W+ M$ B1 o' ZGH3030 ≤0.12 19.0～22.0 ≤0.15 0.15～0.35 ≤1.0 8009 j0 B5 _. K4 H* J
$ e' W( p- h3 s. j) U7 e
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 -253～7034 e3 |( p9 \! \ s* V- B Q
" |+ U" H) Q8 c, c
GH3039 ≤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& T( a: H! M. J
- d' u4 c; Z1 nGH3044 ≤0.1 23.5～26.5 13.0～16.0 ＜1.5 ≤0.5 0.3～0.7 ≤4.0 900, V( q% N$ n4 N+ J
6 C) x! K+ Y5 x" q; F; Z, V/ r* [* a
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
, D/ n* l" `: X
9 k2 U/ y' Q" \2 n2 F6 RGH4033 ≤0.06 19.0～22.0 0.55～0.95 2.2～2.7 ≤1.0 ≤0.01 Ce≤0.01 700～750
9 ]9 w& ^" i0 i8 l7 j5 w' n2 y6 d9 K7 x* Y8 j
GH4133 ≤0.07 19.0～22.0 0.7～1.2 2.5～3.0 ≤1.5 1.15～1.65 ≤0.01 700～750# Q' m: g% b8 }+ c% }% n* ~
7 V) H9 b, u% E& {8 k
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
. f' @# B4 I% L6 m D2 n
$ N+ K( v. [5 ]' kGH4049 ≤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" W7 C4 ]4 b; E$ R% \
0 U4 i/ A4 D" g+ t, m: Z. DGH141 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
_: o/ P2 i8 A9 ]) @! f* Q
& D" _, K5 N: ?8 J5 s iGH151 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 - f* \; d8 q! H0 r6 K0 x& e* R
Ce0.02 950
4 t8 W/ Z2 g7 ]5 V J9 V! U- p) Q
, \1 g; M. z8 b7 b3 E6 L: l4 u6 K/ s) rGH118 ≤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" V. _' |; X* H
4 l) U* n' t6 E( V7 }. M& F; E7 i
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 Zr0.02～0.08 815. F6 D4 ^3 B% I9 t* }& J' {
) `' S* \1 P/ A0 M: t: N7 l
GH698 ≤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
+ @2 x! J% w: y g3 ], V7 b% W1 ^6 K0 B. B1 G
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 V0.2～0.8 900～9504 _8 y8 j w' ^/ B7 Y L4 i
# V+ p/ ~3 K% m1 {" C3 [ F[ 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
