主营产品: 高温合金/棒/圆钢/管

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GH4169

GH4169高温合金棒

GH4169 是一种沉淀强化镍基高温合金,在-253~650℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件,在宇航、核能、石油工业及挤压模具中,在上述温度范围内获得了极为广泛的应用


化学成分

该合金的化学成分分为3类:标准成分、优质成分、高纯成分,件表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源和增强强化相的数量,提高抗疲劳的含量,提高材料的纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金,需控制硼的含量(其他元素成分不变),具体含量有工序双方协商确定。当ω(B)≤0.002%时,为与宇航工业用的GH4169合金加以区别,合金牌号为GH4169A。
表1-1
类别
C
Cr
Ni
Co
Mo
Al
Ti
Fe
标准
≤0.08
17.0~21.0
50~55.0
≤1.0
2.80~3.30
0.30~0.70
0.75~1.15
优质
0.02~0.06
17.0~21.0
50~55.0
≤1.0
2.80~3.30
0.30~0.70
0.75~1.15
高纯
0.02~0.06
17.0~21.0
50~55.0
≤1.0
2.80~3.30
0.30~0.70
0.75~1.15
类别
Nb
B
Mg
Mn
Si
P
S
Cu
Ca


不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
标准
4.75~5.50
0.006
0.01
0.35
0.35
0.015
0.015
0.30
0.01
优质
5.00~5.50
0.006
0.01
0.35
0.35
0.015
0.015
0.30
0.01
高纯
5.00~5.50
0.006
0.005
0.35
0.35
0.015
0.015
0.30
0.005
类别
Bi
Sn
Pb
Ag
Se
Te
Tl
N
O

不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
不大于
标准
---
---
0.0005
---
0.0003
---
---
---
---
优质
0.001
0.005
0.001
0.001
0.0003
---
---
0.01
0.01
高纯
0.00003
0.005
0.001
0.001
0.0003
0.00005
0.0001
0.01
0.005


热处理制度

合金具有不同的热处理制度,以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量,从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类:
Ⅰ:(1010~1065)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内均无δ相,存在缺口敏感性,但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
Ⅱ:(950~980)℃±10℃,1h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
Ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。
经此制度处理后,材料中的δ相较少,能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。

热性能

2.1.1 GH4169 熔化温度范围1260~1320℃
2.1.2 GH4169 导热率见表2-1
表2-1
θ/℃
11
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
λ/(W/(m·C))
13.4
14.7
15.7
17.8
18.3
19.6
21.2
22.8
23.6
27.6
30.4
2.1.3 GH4169 比热容见表2-2。
表2-2
θ/℃
300
400
500
600
700
800
900
1000
c/(J/(kg·C))
481.4
493.9
514.8
539.0
573.4
615.3
657.2
707.4
2.1.4 GH4169 线膨胀系数见表2-3。
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/10-6C-1
11.8
13.0
13.5
14.1
14.4
14.8
15.4
17.0
18.4
18.7


密度

ρ=8.24g/cm3


磁能型

合金无磁性


化学性能

2.5.1 GH4169 抗氧化性能在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4
表2-4
θ/℃
600
700
800
900
1000
氧化速率/(g/(m3·h))
0.0176
0.0277
0.0351
0.0961
0.1620


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与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快,易形成富铌的黑斑;熔速慢,会形成贫铌的白斑;电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹,均易导致白斑的形成,所以,提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重,至今采用的钢锭直径不大于508mm。品均化工艺必须确保钢锭中的L相完全溶解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间,根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中铌的偏析程度直接相关。
目前生产中采用的1160℃,20h+1180℃,44h的均匀化工艺,尚不足以消除钢锭中心的偏析,
因此建议采用以下工艺
1.1150℃~1160℃,20h~30h+1180℃~1190℃,110h~130h;
2.1160℃,24h+1200℃,70h。
5.1.2 经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能。钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求,结合生产厂的条件而定。开坯和生产锻件时,中间退火温度和终端温度必须跟军零件所需要的组织状态和性能来确定,一般情况下,锻造的终端温度控制在930℃~950℃之间为宜。个类锻件的锻造温度和变形程度见表5-1
表3-1
锻件类别
第一次锻造
第一次锻造
第二次锻造
第二次锻造
晶粒度/级
晶粒度/级

加热温度/℃
变形量/%
加热温度/℃
变形量/%
基本晶粒
个别大晶粒
普通
1065~1090
---
1040~1065
---
4~6
允许
高强
1040~1065
---
1010~1040
30~50
8
≥2
直接时效
995~1025
>50
970~995
>50
10
≥2

预热

工件在加热之前和加热过程中都必须进行表面清理,保持表面清洁。若加热环境含有硫、磷、铅或其他低熔点金属,GH4169合金将变脆。杂质来源于做标记的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低,如液化气和天然气的杂质含量要低于0.1%,城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3,石油气的硫含量低于0.5%是理想的。
加热的电炉最好要具有较精确的控温能力,炉气必须为中性或弱碱性,应避免炉气成分在氧化性和还原性中波动。

热加工

GH4169合金合适的热加工温度为1120-900℃,冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式,热加工后应及时退火以保证得到最佳的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限,为了保证加工时的塑性,变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。

冷加工

冷加工应在固溶处理后进行,GH4169的加工硬化率大于奥氏体不锈钢,因此加工设备应作相应调整,并且在冷加工过程中应有中间退火过程。

热处理

不同的固溶处理和时效处理工艺会得到不同的材料性能。由于γ”相的扩散速率较低,所以通过长时间的时效处理能使GH4169合金获得最佳的机械性能。

打磨

在GH4169工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除,需要用细砂带打磨,在硝酸和氢氟酸的混合酸中酸洗之前,也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。

机加工

GH4169的机加工需在固溶处理后进行,要考虑到材料的加工硬化性,与奥氏体不锈钢不同的是, GH4169适合采用低表面切削速度。

焊接

沉淀硬化型的GH4169合金很适合于焊接,无焊后开裂倾向。适焊性、易加工性、高强度是这种材料的几大优点。
GH4169适合于电弧焊、等离子焊等。在焊接前,材料表面要洁净、无油污、无粉笔记号等,焊缝周围25mm 范围内要打磨露出光亮的金属。
GH4169 推荐使用的焊接材料:
GTAW/GMAW
Nicrofer S 5219
W.-Nr. 2.4667
SG-NiCr19NbMoTi
AWS A 5.14 ERNiFeCr-2
BS 2901 Part 5: NA 51


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