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$ I+ ]8 p) t; `1 P$ j- S9 x0 }& f
0 v, x1 T; K. P5 V/ i变形高温合金的特性、分类及用途
6 L7 I1 s. K* j( ~3 x
; B6 S% h' H8 I 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。" v4 R/ N9 u& e) m4 q/ i
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。8 w9 N1 u% o+ t5 R6 W
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。4 O- ?% k& o+ U" H9 F6 |
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。
# W0 w2 p9 K* b, z% g" W 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。( a- W4 c0 g3 t1 X0 `
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。1 E% s! q3 t) X Y0 Y1 F, O
2 M: x @2 \" u9 Q1 T$ N表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度$ M5 Z: H* K, I9 G
合金牌号 化学成分/（%） 使用温度% W" C: u5 d9 J: U# l/ B' L& B/ S* l
C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb ℃
( t" }# i7 G8 {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
" U) F6 F5 i0 ]3 V7 N
' O% O6 ?5 L8 { x2 JGH1016 ≤0.08 19～22 32～36 ≤1.8 5～6 2.6～3.3 0.1～0.3 ≤0.01 Nb0.9～1.4 ～1.4 950) c8 L" M5 Y# w; m
0 \, L7 Y' m+ L! A+ L% DGH1040 ≤0.12 15～17.5 24～27 1～2 5.5～7.5 Nb0.1～0.2 600
) r5 C* J7 D8 u
6 h; z8 s, g7 }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. `' [4 L9 Q1 p: f" ~' p2 r j9 x
, ?" W+ I2 I% B: ^0 `0 A
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
7 R/ k5 q8 Z0 A+ ~5 m2 ^ A8 i- G$ N
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 ～3.0 700) g! L8 k, X, t
2 E$ k. k+ [ SGH2135 ≤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
6 k7 T$ y* S4 {# ~
/ x' o' q b" n9 c: yGH901 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( e! w6 p& U3 }+ s6 |/ `$ m
( u7 d) s/ }7 R; x
GH2130 ≤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
# G- S- F) b4 J
$ }4 M: t+ A- \0 T6 S/ mGH2302 ≤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
% E7 h' } J" X; V" l* h1 |3 V, F( m9 G! V: p
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' B/ B4 y9 u9 V7 I/ F
" c) u8 k7 ~" a7 Y* w: w, [" v
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( T) b6 H+ E9 [
% D# g! k" O1 B$ T, Y; iGH907 0.01～0.02 37.6 0.05 ＜0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 650
2 Y! v! _( m1 B
/ c7 o4 i8 m3 K. r0 ^9 {. j% V8 s表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度
! y% g Q3 p- w! x; ^$ N合金牌号 化学成分/（%） 使用温度8 U* W; i) U; r; Y! F j5 S( L) J
C Cr Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 ℃
5 z, M! Y" i I y. [+ q: [GH3030 ≤0.12 19.0～22.0 ≤0.15 0.15～0.35 ≤1.0 800
+ u# k! P, A1 V- h& r# U3 L: U5 A- k ^, h2 R! z# Y2 p5 U
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
' G- Y+ j6 c% r- B9 }; o$ o. F$ b o& } E& F% R) t
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( l" G1 P$ e v, j& W: {
3 a/ X' {) {4 O: ^GH3044 ≤0.1 23.5～26.5 13.0～16.0 ＜1.5 ≤0.5 0.3～0.7 ≤4.0 900$ A, T: E& l. C" c
4 F. i$ s$ S" T$ l8 t
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
8 E6 u* M$ ?. a6 n3 q6 {; ?/ C9 k$ g2 ~- [- Z O- L/ t0 I
GH4033 ≤0.06 19.0～22.0 0.55～0.95 2.2～2.7 ≤1.0 ≤0.01 Ce≤0.01 700～750
% U- d$ X- k$ p" P- i- |4 `1 M( q
2 Z& H# J7 r3 c- Z0 tGH4133 ≤0.07 19.0～22.0 0.7～1.2 2.5～3.0 ≤1.5 1.15～1.65 ≤0.01 700～750. R" n% M( i6 [' ^
$ @. E8 m0 l' f! b+ `$ j( h
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
, E- n1 S# V' e3 U* J, {5 m
9 T& q5 K& Q8 W/ \* [! w$ g) bGH4049 ≤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. P0 z. ?9 s1 G% U9 r
& ]' c' t. l( Z/ H9 YGH141 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
2 X5 [ ?5 k- r5 r
3 Q5 N% t, V2 Y4 vGH151 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 # r5 G" o4 W6 b3 ?
Ce0.02 9508 n7 f& B) F3 k" o( M# x2 j
4 | V- n1 }: Y/ r1 V5 h; t- v1 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# f3 ^ u7 G; S8 N
( h$ f6 ^/ V t+ ]) j# Q$ a. F- \
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 8158 k4 V6 [# k" A
% ?3 P- K1 j* d2 C# {8 p- X
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≤0.005 550～8006 m' I' }" `" m \& g+ v+ V+ A
+ S" }: E$ ]4 Y! b0 c. W2 ~
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( j I( ]0 K; U! h0 P4 ]4 H
: R0 E, [; g4 C
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发表于 2006-6-17 14:20:38
