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GH40制造商
GH40镍基合金是指在650~1000高温下有较高的强度与一定的抗yang化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能,分为镍基耐热合金、镍基耐蚀合金、镍基耐磨合金、镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同,分为:铁基高温合金,镍基高温合金与钴基高温合金。
GH1040(GH40)固溶强化型铁基合金
型号 化学成分(质量分数)(%)
型号 C Cr Ni W M0 A1 Ti Fe Nb V B Ce Mn Si P S 其他
固溶强化型铁基合金
GHl040 ≤
O.12 15.O
~17.5 24.0
~27.O 5.50
~7.O0 余量 1.00
~2.00 0.50
~1.00 ≤
O.030 ≤
O.020 N0.10
~O.20
主要特性:这类合金含铬、镍量相对较高,含弥散强化相形成元素(V、Al、Ti)量相对较少。它的热处理主要形式为“固溶处理”,通过固溶处理可达到强化的目的。在零件需要多次冷压加工时,为加工硬化、恢复塑性,也要进行固溶处理。零件焊接后通常进行退火处理以内应力。由于铬、镍含量较高,故这类合金抗yang化温度较高,一般可达900%以上;但因含弥散强化相形成元素较少,合金中化合物数量较少,故室温强度、高温强度都较低。这类合金固溶处理后的组织为奥氏体,故塑性好,可以冷压成形;由于含碳量少,故焊接性亦好这类合金主要用来制作形状复杂、冷压成型、受力不大,但要求抗yang化能力较高的高温零件,其中典型的零件是涡轮发动机的燃烧室。
应用举例:
应用于800℃以下的燃烧室、加力燃烧室和700~C以下的涡pan、轴及叶片材料。
GH40通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式,因而具有良好的高温蠕变强度、抗pi劳性能、抗yang化和抗热腐蚀性能,可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上,见表2)的部件,如燃气轮机的涡轮叶片、涡等。
高温合金强度提供的几种途径与方法:
固溶强化
加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素(如钴)和加入能减缓基体元素扩散速率的元素(钨、钼等),以强化基体。
沉淀强化
通过时效处理,从过饱和固溶体中析出第二相(γ’、γ"、碳化物等),以强化合金。γ‘相与基体相同,均为面心立方结构,点阵常数与基体相近,并与晶体共格,因此γ相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出,阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。γ’相是A3B型金属间化合物,A代表镍、钴,B代表铝、钛、铌、钽、钒、钨,而铬、钼、铁既可为A又可镍基合金中典型的γ‘相为Ni3(Al,Ti)。γ’相的强化效应可通过以下途径得到加强:
增加γ‘相的数量;
使γ’相与基体有适宜的错配度,以获得共格畸变的强化效应;
加入铌、钽等元素增大γ’相的反相畴界能,以提高其抵抗位错切割的能力;
加入钴、钨、钼等元素提高γ‘相的强度。γ"相为体心四方结构,其组成为Ni3Nb。因γ"相与基体的错配度较大,能引起较大程度的共格畸变,使合金获得很高的屈服强度。但超过700℃,强化效应便明显降低。钴基高温合金一般不含γ相,而用碳化物强化。
晶界强化
在高温下,合金的晶界是薄弱环节,加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界,硼、锆原子能填充晶界空位,降低蠕变过程中晶界扩散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。另外,铸造合金中加适量的铪,也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界,提高塑性和强度。
氧化物弥散强化
通过粉末冶金方法,在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物,呈弥散分布状态,从而获得显著的强化效应。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的。
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