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Nimonic
Nimonic93

目  錄 

概述--------------------------------------------------------------- 3

----------1.1、材料牌號(hào)

----------1.2、相近牌號(hào)

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

----------1.4、化學(xué)成分

----------1.5、熱處理制度

----------1.6、品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)

----------1.7、熔煉與鑄造工藝

----------1.8、應(yīng)用概況與特殊要求

特理及化學(xué)性能------------------------------------------------3

----------2.1、熱性能

----------2.2、密度

----------2.3、電性能

----------2.4、磁性能

----------2.5、化學(xué)性能

力學(xué)性能---------------------------------------------------------4

----------3.1、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能

----------3.2、室溫下及各種溫度下的力學(xué)性能

----------3.3、持久和蠕變性能

----------3.4、疲勞性能

----------3.5、彈性性能

組織機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------------5

----------4.1、相應(yīng)溫度

----------4.2、合金組織機(jī)構(gòu)

----------4.3、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

工藝性能與要求------------------------------------------------5

----------5.1、成形性能

----------5.2、焊接性能

----------5.3、零件熱處理工藝

----------5.4、表面處理工藝

----------5.5、切削加工與磨削性能 

GH93概述

    GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金,具有較高的強(qiáng)度和較好的組織穩(wěn)定性,在815℃以下使用,綜合性能良好。用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片,小型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好,可以供應(yīng)板材、棒材和鍛件。

1.1 GH93材料牌號(hào) GH93。

1.2 GH93相近牌號(hào) Nimonic93(英國(guó)),NCK2OTA(法國(guó))。

1.3 GH93材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

C3S 163-1985《GH93合金熱軋和鍛制棒材》(長(zhǎng)城鋼廠三分廠)

C3S 164-1985《GH93合金冷軋薄板》(長(zhǎng)城鋼廠三分廠)

1.4 GH93化學(xué)成分  見表1-1。               表1-1   %

C

Cr

Ni

Co

Al

Ti

Fe

B

Mn

Si

P

S

Cu

Pb

≤0.13

18.0~21.0

余量

15.0~21.0

1.0~2.0

2.0~3.0

≤1.00

≤0.02

≤1.00

≤1.00

≤0.015

≤0.015

≤0.20

≤0.0025

注:B按計(jì)算量加入,允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 GH93熱處理制度 1050~1080℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷。

1.6 GH93品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d20~22mm熱軋棒材,δ0.4~4mm板材,d120mm以下鍛材和鍛件,板材為固溶狀態(tài)交貨,其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。

1.7 GH93熔煉與鑄造工藝 真空感應(yīng)熔煉+真空電弧或電渣重熔工藝。

1.8 GH93應(yīng)用概況與特殊要求 該合金制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件,在英國(guó)及法國(guó)有所采用,國(guó)內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。

二、GH93物理及化學(xué)性能    

2.1 GH93熱性能                                        

2.1.1 GH93熔化溫度范圍  1360~1390℃。

2.1.2 GH93熱導(dǎo)率  見表2-1。

表2-1[1]

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

λ/(W/(m·℃))

11.47

12.77

14.44

15.99

17.54

18.97

20.64

22.32

23.99

25.83

27.88

2.1.3 GH93比熱容 見表2-2。

表2-2[1]

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

c/(J/(kg.℃))

446

467

494

520

547

572

600

626

652

679

706

2.1.4 GH93線膨脹系數(shù) 見表2-3。

表2-3[2]

θ/℃

16~100

16~200

16~300

16~400

16~500

16~600

16~700

α/10-6℃-1

11.91

12.97

13.52

14.10

14.49

14.99

15.61

2.2 GH93密度  ρ=8.19g/cm3。

2.3 GH93電性能

2.4 GH93磁性能 合金無磁性。

2.5 GH93化學(xué)性能

2.5.1 GH93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。

2.5.2 GH93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。

表2-4[2]

θ/℃

700

800

900

氧化速率/(g/(m2·h))

0.0398

0.0236

0.1435

注:試驗(yàn)方法按YB48-1964。

GH93力學(xué)性能

3.1 GH93技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。

3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果見表3-2。

表3-1

品種

拉伸性能

HBS

持久性能







θ/℃

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ5/%



不小于

不小于









鍛材

軋材

20

1080

685

20

290

700

815

588

294

30

30

5

7

表3-2

品種

統(tǒng)計(jì)數(shù)

σb/MPa

σP0.2/MPa





A

B

S

A

B

S



鍛材

軋材

100

100

1115

1140

1155

1185

1080

1080

700

725

740

765

685

685

注:長(zhǎng)城鋼廠三分廠數(shù)據(jù)。

3.2 GH93室溫及各種溫度下的力學(xué)性能

3.2.1 GH93拉伸性能 見表3-3。

3.2.2 GH93沖擊性能

3.2.2.1 GH93d22mm棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的沖擊性能見表3-4。

表3-3[2]

品種規(guī)格/mm

狀態(tài)

θ/℃

σb/MPa

δ5/%

φ/%

軋制棒材(d20~22)

1065℃±10℃,8h,空冷+710℃±10℃,16h,空冷

20

400

600

700

800

815

850

900

1304

1282

1162

1033

770

715

637

489

29

29

24

28

23

24

20

34

41

38

36

31

24

31

29

50

表3-4[2]

θ/℃

20

600

700

800

850

aKU/(kJ/m2)

917

1000

833

951

1039

3.2.2.1 GH93鍛材縱向沖擊韌度aKU=980kJ/m2

左右,橫向沖擊韌性aKU≈441~539kJ/m2。

3.3 GH93持久和蠕變性能

3.3.1 GH93高溫持久性能

3.3.1.1 GH93該合金的熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線見圖3-1。


51f0ec26dc201c.png

3.3.1.2 GH93鍛材和軋材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)不同溫度的持久性能見表3-5。

表3-5[2]

品種

700℃,441MPa

750℃,343MPa

850℃,196MPa

900℃,98MPa











光滑

缺口

光滑

光滑

缺口

光滑










t/h

δ5/%

φ/%

t/h

δ5/%

φ/%

t/h

t/h

δ5/%

φ/%

t/h

t/h

δ5/%

φ/%


鍛材

-

-

-

-

471

8

13

-

-

-

-

-

-

-

軋材

461

8

13

537

267

11

17

93

27

29

356

169

37

47

3.3.1.3 GH93鍛材縱向和橫向試樣的持久強(qiáng)度相近,但橫向試樣的持久塑性低于縱向試樣。鍛材在650℃和750℃均無缺口敏感性。

3.3.1.4 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的持久強(qiáng)度見表3-6。

表3-6[2]

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

θ/℃

σ100/MPa

σ300/MPa

σ1000/MPa

700

569

500

402

750

392

353

284

850

186

157

93

注:根據(jù)熱強(qiáng)參數(shù)綜合曲線和試驗(yàn)值確定。

3.3.2 GH93高溫蠕變性能

3.3.2.1 GH93棒材在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的蠕變性能見表3-7。

表3-7[2,3]

θ/℃

t/h

σ/MPa

εt/%

εtP/%

θ/℃

t/h

σ/MPa

εt/%

εtP/%

650

815

100

100

490

147

0.203

0.154

0.060

0.075

815

850

300

100

137

98

0.274

0.166

0.178

0.102

3.3.2.2 GH93標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的盤鍛件在650℃的蠕變曲線見圖3-2。

5.png 

3.4 GH93疲勞性能 

3.4.1 GH93高周疲勞 標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度見表3-8。

表3-8[1~3]

θ/℃

N/周

σ-1/MPa

σ-1H/MPa

750

815

107

392

294

275

226

3.5 GH93彈性性能

3.5.1 GH93彈性模量 見表3-9。

表3-9[1]

θ/℃

10

100

200

300

400

500

600

700

ED/GPa

226

222

217

210

203

199

190

183

四、GH93組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。

4.2 GH93時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 GH93合金組織結(jié)構(gòu) 在奧氏體基體上析出γ′相,M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界,MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內(nèi),未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。

五、GH93工藝性能與要求

5.1 GH93成形性能 該合金熱加工塑性良好,在1050~1150℃溫度范圍內(nèi),允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130~1150℃,終鍛溫度不低于950℃,軋制加熱溫度1150~1170℃,終軋溫度不低于1000℃。

5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接,固溶狀態(tài)焊接性尚好,焊后應(yīng)消除應(yīng)力并進(jìn)行時(shí)效處理。

5.3 GH93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經(jīng)固溶處理,機(jī)加工后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行時(shí)效處理,也可以用餅坯經(jīng)完全熱處理后進(jìn)行機(jī)加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫,冷卻時(shí)出爐后分散冷卻。

5.4 GH93表面處理工藝 渦輪盤榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。

5.5 GH93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態(tài)切削性能優(yōu)于時(shí)效狀態(tài)。


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