gh4169

鎳基變形高溫合金

中國牌號：gh4169/gh169、gh169 (gh4169)

美國牌號：inconel 718/uns no7718

法國牌號：nc19fenb

一、gh4169 概述

   gh4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強(qiáng)化的鎳基高溫合金，在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和長期組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復(fù)雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。

   該合金的另一特點(diǎn)是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關(guān)系，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強(qiáng)度級別和使用要求的各種零件。供應(yīng)的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機(jī)匣等零部件在航空上長期使用。    

   1.1 gh4169 材料牌號  gh4169(gh169)

   1.2 gh4169 相近牌號  inconel 718(美國),nc19fenb(法 國)

   1.3 gh4169 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

   1.4 gh4169 化學(xué)成分  該合金的化學(xué)成分分為3類：標(biāo)準(zhǔn)成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標(biāo)準(zhǔn)成分的基礎(chǔ)上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強(qiáng)化相的數(shù)量，提高抗疲勞性能和材料強(qiáng)度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上降低硫和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和綜合性能。

   核能應(yīng)用的gh4169合金，需控制硼含量（其他元素  成分不變），具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當(dāng)ω（b）≤0.002％時，為與宇航工業(yè)用的gh4169合金加以區(qū)別，合金牌號為gh4169a。

                                表1-1％

 類別

 c

  cr

  ni

  co

  mo

 al

  ti

  fe

 標(biāo)準(zhǔn)

 ≤0.08

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 優(yōu)質(zhì)

 0.02~0.06

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 高純

 0.02~0.06

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 類別

 nb

 b

 mg

  mn

 si

 p

 s

  cu

 ca

 不大于

 標(biāo)準(zhǔn)

 4.75~5.50

 0.006

 0.01

 0.35

 0.35

 0.015

 0.015

 0.30

 0.01

 優(yōu)質(zhì)

 5.00~5.50

 0.006

  0.01

 0.35

 0.35

 0.015

 0.015

 0.30

 0.01

 高純

 5.00~5.50

 0.006

 0.005

 0.35

 0.35

 0.015

 0.002

 0.30

 0.005

 類別

 bi

 sn

 pb

 ag

  se

 te

 tl

 n

  o

 不大于

 標(biāo)準(zhǔn)

 ---

 ---

 0.0005

 ---

 0.0003

 ---

 ---

 ---

 ---

 優(yōu)質(zhì)

 0.001

 0.005

 0.001

 0.001

 0.0003

 ---

 ---

 0.01

 0.01

 高純

 0.00003

 0.005

 0.001

 0.001

 0.0003

 0.00005

 0.0001

 0.01

 0.005

1.5 gh4169 熱處理制度 合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類：

       ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。

   經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無δ相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。

ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。

經(jīng)此制度處理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。

ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。

   經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。

   1.6 gh4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤狀交貨。

   1.7 gh4169 熔煉和鑄造工藝 合金的冶煉工藝分為3類：真空感應(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據(jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。

1.8 gh4169 應(yīng)用概況與特殊要求 制造航空和航天發(fā)動機(jī)中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。

   近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。

二、gh4169 物理及化學(xué)性能

   2.1 gh4169 熱性能

   2.1.1 gh4169 熔化溫度范圍  1260～1320℃。

   2.1.2 gh4169 熱導(dǎo)率  見表2-1。

              表2-1

 θ/℃

 11

 100

 200

 300

 400

 500

 600

 700

 800

 900

 1000

 λ/（w/（m·℃））

 13.4

 14.7

 15.9

 17.8

 18.3

 19.6

 21.2

 22.8

 23.6

 7.6

 30.4

2.1.3 gh4169 比熱容 見表2-2。

2.1.4 gh4169線膨脹系數(shù) 見表2-3；

   2.2 gh4169密度  ρ=8.24g/cm3。

   2.3 gh4169電性能  

                表2-2

 θ/℃

 300

 400

 500

 600

 700

 800

 900

 1000

 c/（j/（kg·℃））

 481.4

 493.9

 514.8

 539.0

 573.4

 615.4

 657.2

 707.4

           表2-3

 θ/℃

 20～100

 20～200

 20～300

 20～400

 20～500

 20～600

 20～700

 20～800

 20～900

 20～1000

 α/10-6℃-1

 11.8

 13.0

 13.5

 14.1

 14.4

 14.8

 15.4

 17.0

 18.4

 18.7

   2.4 gh4169磁性能  合金無磁性。

    2.5 gh4169化學(xué)性能

   2.5.1 gh4169抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表 2-4。

                表2-4

 θ/℃

 600

 700

 800

 900

 1000

 氧化速率/(g/(m2·h))

 0.0176

 0.0277

 0.0351

 0.0961

 0.1620