介紹
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特别敏感,掌握合金中相析出和溶解規律及組織與工藝、性能的相互關系,可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規程,就能獲得可滿足不同強度級别和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環件、闆、帶、絲、管等。可制成盤、環、葉片、軸、緊固件和彈性元件、闆材結構件、機匣等零部件在航空上長期使用。
材料牌号
GH4169(GH169)
相近牌号
Inconel718(美國),NC19FeNb(法國)
技術标準
GJB 2612-1996 《焊接用高溫合金冷拉絲材規範》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
Q/6S 1034-1992 《高溫緊固件用GH4169合金棒材》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 548-1996 《GH4169合金鍛件》
Q/3B 4048-1993 《YZGH4169合金棒材》
Q/3B 4050-1993 《GH4169合金闆材》
Q/3B 4051-1993 《GH4169合金絲材》
GB/T14992-2005 《高溫合金》
化學成分
該合金的化學成分分為3類:标準成分、優質成分、高純成分。優質成分的在标準成分的基礎上降碳增铌,從而減少碳化铌的數量,減少疲勞源和增強強化相的數量,提高抗疲勞的含量,提高材料的純度和綜合性能。
核能應用的GH4169合金,需控制硼的含量(其他元素成分不變),具體含量有工序雙方協商确定。當ω(B)≤0.002%時,為與宇航工業用的GH4169合金加以區别,合金牌号為GH4169A。
功能考核
用該合金制造的渦輪盤、甩油盤、整體轉子、軸、緊固件等零件已按照發動機所用的型号規範,在發動機零、部件試驗中通過了超轉、破裂、低循環疲勞試驗;通過了高空台試車個長期(壽命)試車及試飛發射的考核,達到了設計和應用的要求。
使用建議
推薦使用,使用中必須避免出現超過材料承受性能的應力集中。
性能要求
3.1 GH4169性能
3.1.1因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析成份都與冶金工藝直接相關。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質量狀态直接影響材質的優劣。熔速快,易形成富铌的黑斑;熔速慢,會形成貧铌的白斑;電極棒表面質量差和電極棒内部有裂紋,均易導緻白斑的形成,所以,提高電極棒質量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重,至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須确保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間,根據鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中铌的偏析程度直接相關。
目前生産中采用的1160℃,20h+1180℃,44h的均勻化工藝,尚不足以消除鋼錠中心的偏析,
因此建議采用以下工藝:
1.1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h。
3.1.2 經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應根據鍛件使用狀況和應用要求,結合生産廠的條件而定。開坯和生産鍛件時,中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀态和性能來确定,一般情況下,鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。
預熱
工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理,保持表面清潔。若加熱環境含有硫、磷、鉛或其他低熔點金屬,GH4169合金将變脆。雜質來源于做标記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化氣和天然氣的雜質含量要低于0.1%,城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3,石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐最好要具有較精确的控溫能力,爐氣必須為中性或弱堿性,應避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。
熱加工
GH4169合金合适的熱加工溫度為1120-900℃,冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式,熱加工後應及時退火以保證得到最佳的性能。熱加工時材料應加熱到加工溫度的上限,為了保證加工時的塑性,變形量達到20%時的終加工溫度不應低于960℃。
冷加工
冷加工應在固溶處理後進行,GH4169的加工硬化率大于奧氏體不鏽鋼,因此加工設備應作相應調整,并且在冷加工過程中應有中間退火過程。
熱處理
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ”相的擴散速率較低,所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得最佳的機械性能。
打磨
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不鏽鋼的更難以去除,需要用細砂帶打磨,在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前,也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預處理。
機加工
GH4169的機加工需在固溶處理後進行,要考慮到材料的加工硬化性,與奧氏體不鏽鋼不同的是, GH4169适合采用低表面切削速度。
焊接
沉澱硬化型的GH4169合金很适合于焊接,無焊後開裂傾向。适焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優點。
GH4169适合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前,材料表面要潔淨、無油污、無粉筆記号等,焊縫周圍25mm 範圍内要打磨露出光亮的金屬。
GH4169 推薦使用的焊接材料:
GTAW/GMAW
Nicrofer S 5219
W.-Nr. 2.4667
SG-NiCr19NbMoTi
AWS A 5.14 ERNiFeCr-2
BS 2901 Part 5: NA 51
顯微組織與力學性能
沉積态微觀組織為生長方向不一的細長柱狀樹枝晶,組織細小緻密;經過固溶時效熱處理後晶粒得到細化,晶粒内部仍保留枝晶亞結構;固溶時效态試樣較沉積态顯微硬度及抗拉強度大幅提高,塑性有所下降,但整體優于鍛件技術标準。斷口形貌表現為韌性穿晶斷裂方式。



















