高温合金材料

来源：百科故事网时间：2020-12-19 属于：机械设计

(1)牌号和化学成分见表3-28、表3-29。表8-28高温合金的牌号及化学成分

牌号

化学成分(质量分数)(％)

新牌号

其他

固溶强化型铁基合金

GHl015

≤ O.08

19.0 ～22.O

34.0 ～39.0

4.80 ～5.80

2.50 ～3.20

余量

1.10 ～1.60

≤O.010

≤ 0.050

≤ 1.50

≤ 0.60

≤ 0.020

≤ O.015

GHl0l6

≤ O.08

19.0 ～22.O

32.0 ～36.O

5.00 ～6.00

2.60 ～3.30

余量

0.90 ～1.40

0.10 ～O.30

≤ 0.010

≤ O.050

≤ 1.80

≤ O.60

≤ O.020

≤ 0.015

N0.13 ～O.25

GHl035

O.06 ～0.12

20.0 ～23.O

35.0 ～40.O

2.50 ～3.50

≤ O.50

O.70 ～1.20

余量

1.20 ～1.70

≤ O.050

≤ O.70

≤ 0.80

≤ 0.030

≤ 0.020

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

GHll3l

≤ O.10

19.O ～22.O

25.0 ～30.O

4.80 ～6.00

2.80 ～3.50

余量

O.70 ～1.30

≤ O.005

≤ 1.20

≤ O.80

≤ O.020

N0.15 ～0.30

GHll40

O.06 ～0.12

20.O ～23.O

35.O ～40.O

1.40 ～1.80

2.00 ～2.50

O.20 ～ O.60

O.70 ～1.20

余量

一

≤ 0.050

≤ 0.70

≤ O.80

≤ O.025

≤ O.015

时效硬化型铁基合金

GH2018

≤ O.06

18.0 ～21.O

40.0 ～44.O

1.80 ～2.20

3.70 ～4.30

O.35 O.75

1.80 ～2.20

余量

≤ O.015

≤ O.020

≤ O.50

≤ O.60

≤ 0.020

≤ 0.015

Zr《 0.050

GH2036

0.34 ～0.40

11.5 ～13.5

7.O ～9.0

1.10 ～1.40

≤ O.12

余量

O.25 ～0.50

1.25 ～1.55

7.50 ～9.50

O.30 ～O.80

≤ 0.035

≤ 0.030

GH2038

≤ 0.10

lO.O ～12.5

18.0 ～21.O

≤0.50

2.30 ～2.80

余量

≤ O.008

≤ 1.00

≤ 0.030

≤ O.020

GH2130

≤ O.08

12.O ～16.O

35.O ～40.O

5.00 ～6.50

1.40 ～2.20

2.40 ～3.20

余量

≤ O.020

≤ 0.020

≤ 0.50

≤ 0.60

≤ O.015

GH2132

≤ O.08

13.5 ～16.O

24.O ～27.0

1.00 ～1.50

≤ 0.40

1.75 ～2.30

余量

0.10 ～0.50

O.00l ～0.010

≤ 2.00

≤ 1.00

≤ O.030

≤ O.020

GH2135

≤ O.08

14.O ～16.O

33.0 ～36.0

1.70 ～2.20

2.00 ～2.80

2.10 ～2.50

余量

≤ O.015

≤ 0.030

≤ 0.40

≤ 0.50

≤ 0.020

≤ O.020

GH2136

≤ 0.06

13.O ～16.0

24.5 ～28.5

1.0D ～1.75

≤ O.35

2.40 3.20

余量

O.01 ～0.10

O.005 ～O.025

≤ O.35

≤ O.75

≤ O.025

GH2302

≤ O.08

12.O ～16.O

38.0 ～42.0

3.50 ～4.50

1.50 ～2.50

1.80 ～2.30

2.30 ～2.80

余量

≤ O.OlO

≤ O.020

≤ 0.60

≤ O.60

≤ 0.020

≤ O.010

Zr≤ O.050

牌号

化学成分(质量分数)(％)

新牌号

其他

固溶强化型镍基合金

GH3030

≤ O.12

19.0 ～22.0

余量

≤ 0.15

0.15 ～O.35

≤ 1.50

≤ 0.70

≤ O.80

≤ 0.030

≤ 0.020

GH3039

≤ O.08

19.0 ～22.O

余量

1.80 ～2.30

O.35 ～O.75

0.35 ～0.75

≤3.O

O.90 ～1.30

≤ O.40

≤ 0.80

≤ O.020

≤ 0.012

GH3044

≤ 0.10

23.5 ～26.5

余量

13.0 ～16.0

≤ 1.50

≤ 0.50

0.30 ～0.70

≤ 4.0

≤ O.50

≤ O.80

≤ 0.013

≤ O.013

GH3128

≤ O.05

19.O ～22.0

余量

7.5 ～9.O

7.50 ～9.O

O.40 ～0.80

0.40 ～ O.80

≤ 2.0

≤ O.005

≤ 0.050

≤ 0.50

≤ O.80

≤ O.013

Zr≤ O.06

时效硬化型镍基合金

GH4033

O.03 ～O.08

19.0 ～22.O

余量

O.60 ～1.00

2.40 ～2.80

≤ 4.O

≤ 0.010

≤0.010

≤ 0.35

≤ 0.65

≤ O.015

≤ O.O07

GH4037

O.03 ～0.10

13.O ～16.0

余

5.00 .00

2.00 ～4.00

1.70 ～2.30

1.80 ～2.30

≤ 5.0

0.10 ～0.50

≤ 0.020

≤ 0.50

≤ 0.40

≤ 0.015

≤ 0.010

CH4043

≤ 0.12

15.O ～19.0

余量

2.00 3.50

4.00 ～6.00

1.00 ～1.70

1.90 2.80

≤5.0

0.50 ～1.30

≤ O.010

≤ O.0310

≤ O.50

≤ O.60

≤ O.015

≤ O.010

GH4049

≤ 0.10

9.5 ～11.O

余量

5.00 6.00

4.50 ～5.50

3.70 ～4.40

1.40 ～1.90

≤1.5

0.20 ～O.50

≤ 0.015

《 O.020

≤ O.50

≤ O.010

≤ 0.010

C014.0 ～16.O

GH4133

≤ O.07

19.0 ～22.0

余量

0.70 ～1.20

2.50 ～3.00

≤ 1.5

1.15 ～1.65

≤ O.010

≤ 0.010

≤ O.35

≤ 0.65

≤ O.015

≤ 0.007

GH4169

≤ O.08

17.O ～21.O

50.0 ～55.0

2.8 ～3.3

O.20 ～O.60

O.65 ～1.15

余

4.75 ～5.50

≤ O.006

≤ O.35

≤ O.015

注：1.GHl035合金中的Ti和Nb为任选其一，不是同时加入的。　2.GH3039合金中允许有铈(Ce)存在。　 3.表中B、Zr、Ce的含量为计算加入量，可不分析测定(除非产品标准或协议、合同中另有规定)。表8-29高温合金的成品化学成分(质量分数)允许偏差 (％)

元素	规定元素的范围	允许偏差
元素	规定元素的范围	上偏差	下偏差
C	≤0.10 >O.10～≤0.25 >0.25	O.0l O.02	0.01 0.02
si	≤O.05 >0.05v0.25 >0.25～O.50 >O.50～1.00	0.01 0.02 O.03 O.05	O.Ol O.02 0.03 O.05
Mn	≤1.00 >1.00～3.00 >3.00	0.03 O.04 O.07	O.03 0.04 0.07
P	全范围		O.005
S	全范围		O.003
V	全范围	O.02	0.02
Cr	>5.O～15.O >15.O～25.O	0.15 O.25	0.15 O.25
Fe	≤5.O >5.O～lO.O >lO.0～15.O >15.O～30.0 >30.0～50.O	O.05 0.10 O.15 O.30 O.45	0.05 0.10 O.15 O.30 0.45
Ni	>20.O～30.0 >30.O～40.0 >40.0～60.O >60.0～80.0	0.25 0.30 O.35 O.45	0.25 O.30 O.35 0.45
Al	≤5.O >5.0	O.02 0.10	0.02 0.10
Ti	≤0.50 >0.50～1.00 >1.00～2.00 >2.00～3.50 >3.50～5.00	O.03 O.04 O.05 0.07 O.10	O.03 O.04 0.05 0.07 O.10

元素	规定元素的范围	允许偏差
元素	规定元素的范围	上偏差	下偏差
C0	≤O.20 >0.20～1.00 >1.0～5.O	0.02 O.03 O.05	O.02 O.03 O.05
Nb	≤5.O >5.O	O.02 O.10	O.02 O.10
W	≤5.O >5.0	0.05 0.10	0.05 O.10
Mo	≤5.O >5.O	O.02 0.10	O.02 0.10
Cu	≤O.20 >O.20～O.50 >0.50～5.00	O.02 O.03 O.04	O.02 0.03 0.04

(2)用途见表3—30。表8-30高温合金的特性和应用

类别	牌号	主要特性	应用举例
1. 固溶强化型铁合金	GHl015	这类合金含铬、镍量相对较高，含弥散化相形成元素(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，为消除加工硬化、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消除内应力。由于铬、镍含量较高，故这类合金抗氧化温度较高，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，但要求抗氧化能力较高的高温零件，其中最典型的零件是涡轮发动机的燃烧室	900℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件
	GHl016		700～900％的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件
	GHl035		750～800℃的涡轮发动机的燃烧室和加力燃烧室
	GHl040		800℃以下的燃烧室、加力燃烧室和700~C以下的涡轮盘、轴及叶片材料
	GH1131		900℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室和其他高温部件
	GH1140		800～900℃的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件
2. 时效硬化型铁基 △ 口金	GH2018	这类合金铬、镍含量相对较低，故抗氧化的温度仅约800％，但是含弥散强化相形成元素(v、Al、Ti)量相对较高，在固溶体基体上可形成化合物强化相，所以常1热处理形式为固溶处理+时效。通过固溶处理，可以使合金固溶强化；通过时效处理，可以使合金析出细小强化相[VC、Ni3Al、Ni3Ti，Ni3(Al·Ti)]，从而提高室温和高温强度。固溶并时效处理后的组织为奥氏体+弥散化合物。例如GH2132的化合物量为2.5％、GH2135的化合物量为141这类合金通常应用于高温下受力的零件，如涡轮盘、螺栓和工作温度不高的转子叶片等	800℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室和其他高温部件
	GH2036 GH2038		650℃以下的涡轮盘、环形件和紧固件
			700℃以下的涡轮盘、轴和叶片
	GH2130		800℃以下的增压涡轮和燃气涡轮叶片材料
	GH2132		650～700℃的涡轮盘、环形件、冲压焊接件和紧固零件材料
	GH2135		700～750℃的涡轮盘、工作叶片和其他高温部件
	GH2136		650～700℃的涡轮盘材料
	GH2302		800～850℃的燃气涡轮叶片和 700～750℃的燃气轮机叶片等材料
3. 固溶强化型镍基金	GH3030	特性、用途和相应的固溶强化型铁基合金、时效硬化型铁基合金基本相同。不同之处在于基体的差别。铁基高温合金的基体金属是铁(含铁量约50％左右)，含铬量约10％。23％、含镍量约7％一40％；而镍基高温合金的基体金属是镍，镍含量大于50％由于镍含量的高，故镍基高温合金比铁基高温合金的热强性高，最高工作温度已达到1050℃左右；但其可切削加工性亦随之变差。同时由于它们都含有大量的镍，不符合我国资源情况，应逐步采用铁基高温合金来代替	800℃以下涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件，可用GHll40代
	GH3039		800～850℃的火焰筒及加力燃烧室等零件
	GH3044		850～900℃的航空发动机的燃烧室及加力燃烧室等零件
	GH3128		800～950℃的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件
4. 时效硬化型镍基合金	GH4033		700℃以下的涡轮叶片和750v以下的涡轮盘等材料
	GH4037		800～850℃的涡轮叶片材料
	GH4043		800～850℃的排气门座后卡圈零件和燃气涡轮叶片
	GH4049		900℃以下的燃气涡轮工作叶片及其他受力较大的高温部件
	GH4133		700～750℃的涡轮盘或叶片
	GH4169		350～750℃的抗氧化热强材料

注：各成分含量皆指质量分数。