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GH5188
一、GH5188(GH188)概述
GH5188是固溶強(qiáng)化型鈷基高溫合金，加入14%的鎢固溶強(qiáng)化，使合金具有優(yōu)良的高溫?zé)釓?qiáng)性，添加較高含量鉻和微量鑭，使合金具有良好的高溫性能，同時具有滿意的成形、焊接等工藝性能，適于制造航空發(fā)動機(jī)上在980℃以下要求高強(qiáng)度和在1100℃以下要求的零件。也可在航天發(fā)動機(jī)和航天飛機(jī)上使用。可生產(chǎn)供應(yīng)各種變形產(chǎn)品，如薄板、中板、帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。
1.1GH5188(GH188)材料牌號GH5188(GH188)。
1.2GH5188(GH188)相近牌號HaynesAlloy88(HA188),UNSR30188(),KCN22W(法國)。
1.3GH5188(GH188)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB3317-1998《航空用高溫合金熱軋板材規(guī)范》
Z90103-1990《GH188合金板材技術(shù)條件》
Z9132-1999《焊接用GH188合金冷拉絲材技術(shù)條件》
Q/5B4002-1992《GH188合金冷軋帶材》
Q/5B4003-1992《GH188合金冷軋板材》
Q/5B4014-1992《GH188合金鍛件技術(shù)條件》
Q/5B4020-1992《K188合金熔模精密鑄件》
Q/5B4022-1992《GH188合金棒材》
Q/5B4057-1992《GH188高溫合金冷拉焊絲》
1.4GH5188(GH188)化學(xué)成分見表1-1。
表1-1%
C | Cr | Ni | Co | W | Fe | B | La |
0.05～0.15 | 20.0～24.0 | 20.0～24.0 | 余 | 13.0～16.0 | ≤3.0 | ≤0.015 | 0.03～0.12 |
Mn | Si | P | S | Ag | Bi | Pb | Cu |
不大于 | |||||||
≤1.25 | 0.20～0.50 | 0.020 | 0.015 | 0.0010 | 0.0001 | 0.0010 | 0.07 |
1.5GH5188(GH188)熱處理制度熱軋板材1170～1190℃，空冷；冷軋帶材和板材1165～1230℃，快速空冷；棒材和鍛件1180℃?10℃，快速空冷。
1.6GH5188(GH188)品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)供應(yīng)δ0.5～4mm的冷軋薄板、δ4～14mm的熱軋中板、δ0.05～0.8mm的冷軋帶材，及各種尺寸的棒材、鍛件、焊絲及精密鑄件。板材經(jīng)固溶處理、酸洗、矯直和切邊后供應(yīng)；帶材經(jīng)固溶處理、酸洗、切邊后成卷供應(yīng)；板材經(jīng)固溶處理后磨光或車光交貨；鍛件于固溶狀態(tài)供應(yīng)；精鑄件于鑄態(tài)交貨。
1.7GH5188(GH188)熔煉與鑄造工藝合金采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝生產(chǎn)。精密鑄件采用真空感應(yīng)熔煉后由母合金錠真空重熔澆鑄而成。
1.8GH5188(GH188)應(yīng)用概況與特殊要求該合金在國外廣泛應(yīng)用于制造燃?xì)鉁u輪的高溫部件，如燃燒室、尾噴管及核能工業(yè)中的熱交換器等零部件。在國內(nèi)用該合金制成的航空發(fā)動機(jī)燃燒室火焰筒和導(dǎo)向葉片等高溫部件已通過試車考驗(yàn)，并投入生產(chǎn)應(yīng)用。用該合金板材加工成零件的制造工藝中，任何工序（如熱處理、焊接等）均應(yīng)防止?jié)B碳及銅污染，以免損害合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。
二、GH5188(GH188)物理及化學(xué)性能
2.1GH5188(GH188)熱性能
2.1.1GH5188(GH188)熔化溫度范圍1300～1360℃[1]。
2.1.2GH5188(GH188)熱導(dǎo)率見表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m?℃)) | 12.23 | 15.32 | 18.30 | 20.81 | 22.90 | 25.04 | 26.50 | 27.88 | 29.06 |
2.1.3GH5188(GH188)比熱容見表2-2。
表2-2[2]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
c/(J/(kg?℃)) | 208 | 425 | 454 | 484 | 513 | 534 | 554 | 571 | 588 | 600 |
2.1.4GH5188(GH188)線膨脹系數(shù)見表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 | 20～1000 |
α/10-6℃-1 | 11.8 | 12.4 | 12.9 | 13.4 | 13.7 | 14.4 | 14.8 | 15.2 | 15.7 | 16.2 |
2.1.5GH5188(GH188)熱擴(kuò)散率見表2-4。
表2-4[2]
θ/℃ | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
Q/(10-6m2/s) | 3.15 | 3.70 | 4.15 | 4.45 | 4.70 | 4.95 | 5.10 | 5.20 | 5.30 |
2.2GH5188(GH188)密度ρ=9.09g/cm3[2]。
2.3GH5188(GH188)電性能合金電阻率見表2-5。
表2-5[2]
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
ρ/(10-6Ω?m) | 1.051 | 1.056 | 1.100 | 1.133 | 1.143 | 1.171 | 1.192 | 1.199 | 1.204 | 1.213 | 1.226 |
2.4GH5188(GH188)磁性能合金無磁性。
2.5GH5188(GH188)化學(xué)性能
2.5.1GH5188(GH188)性能
2.5.1.1GH5188(GH188)在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h的氧化速率見表2-6。
表2-6[2]
θ/℃ | 900 | 1000 | 1100 |
氧化速率/(g/m2?h) | 0.021～0.034 | 0.081～0.098 | 0.125～0.128 |
2.5.1.2GH5188(GH188)GH5188、GH3536和GH605三種合金刀餓楔形樣式，在爐中的高溫靜止空氣中在溫度下試驗(yàn)1h后，在空氣中冷卻不少于40min，總的循環(huán)次數(shù)為100周；另一組試樣在轉(zhuǎn)速為1000r/min的旋轉(zhuǎn)式燃燒裝置中作循環(huán)氧化試驗(yàn)，在溫度下于0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中保持1h，然后以0.7馬赫的冷空氣吹3min，交替試驗(yàn)100周后試樣的重量損失見圖2-1。
2.5.2GH5188(GH188)耐腐蝕性能在含有酸鈉和等污染物的環(huán)境中，該合金的耐腐蝕能力優(yōu)于鎳基合金GH3536。GH5188等5種合金板材，在燃?xì)馑俣葹?m/s，燃燒空氣中含5?10-6和5?10-5海鹽，№.2號燃油中含0.3%～0.45%，空氣-油的比例為30：1，試驗(yàn)時試樣旋轉(zhuǎn)，并每隔1h試樣從900℃用冷空氣吹冷至260℃以下，如此在燃燒裝置上循環(huán)試驗(yàn)200h后的動態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見圖2-2。
三、GH5188(GH188)力學(xué)性能
GH5188(GH188)合金不同品種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1
品種 | 拉伸性能 | 持久性能 | 硬度HV | 性能 | ||||||
θ/℃ | σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | |||
不小于 | 不小于 | |||||||||
中板 | 20 | 380 | 860 | 45 | 815① 927① | 165 76 | 23 23 | 10 15 | 282 | 晶粒度≥4級 |
薄板 | 20 650 | 380 250 | 860 620 | 45 50 | 927 | 76 | 23 | 15 | - | 彎曲、、晶粒度 |
帶材 δ≤0.51mm | 20 650 | 380 250 | 860 620 | 40 40 | 927 | 62 | 23 | 8 | - | 彎曲180?、、晶粒度≥4級 |
帶材 δ>0.51mm | 20 650 | 380 250 | 860 620 | 45 50 | 927 | 76 | 23 | 15 | - | |
棒材 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 90 | 23 | 15 | HBS≤302 | |
鍛件 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 83 | 23 | 15 | HBS≤293 | |
精鑄件 | 20② | 300 | 600 | 10 | 815 | 165 | 15 | - | - | - |
①持久試驗(yàn)任選一個溫度進(jìn)行。
②試制時拉伸試驗(yàn)結(jié)果供參考。
四、GH5188(GH188)組織結(jié)構(gòu)
4.1GH5188(GH188)相變溫度
4.2GH5188(GH188)時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線見圖4-1。
4.3GH5188(GH188)合金組織結(jié)構(gòu)
4.3.1GH5188(GH188)固溶狀態(tài)除奧氏體基體外，有M6C一次碳化物，少量的M6C與富鑭化合物結(jié)合在一起的LaxMy相，還有少量的M3B2和TiC相。在高溫暴露后，M6C會分解析出M23C6，某些爐號可能析出L相，該相在1180℃固溶或在870～980℃暴露后重熔于基體。
4.3.2GH5188(GH188)中板、薄板和帶材技
術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，供應(yīng)狀態(tài)的晶粒度應(yīng)不粗于4級。
固溶溫度(保溫時間10min)對板材晶粒度級別的
影響見表4-1。
表4-1[10]
固溶溫度/℃ | 1100 | 1120 | 1140 | 1150 | 1160 |
晶粒度/級 | 8～7(9) | 8～7 | 7～8 | 6～8 | 6～8(5) |
固溶溫度/℃ | 1170 | 1180 | 1190 | 1200 | 1220 |
晶粒度/級 | 5～7 | 5～7(4) | 5～6(4) | 4～6(3) | 3～5(2) |
五、GH5188(GH188)工藝性能與要求
5.1GH5188(GH188)成形性能
5.1.1GH5188(GH188)鍛造加熱溫度1180℃，終鍛溫度不低于980℃。鑄造組織破碎后們可以采用大變形量，以減少再加熱次數(shù)和細(xì)化晶粒。
5.1.2GH5188(GH188)板材再固溶處理后塑性良好，可以采用任何冷成形工藝成形，但其小變形量應(yīng)大于12%，以避免退火后產(chǎn)生粗大晶粒(臨界變形組織)。
5.1.3GH5188(GH188)工藝塑性
5.1.3.1GH5188(GH188)高溫扭轉(zhuǎn)塑性圖見圖5-1；高溫拉伸塑性圖見圖5-2。
5.1.3.2GH5188(GH188)δ1.2mm板材供應(yīng)狀態(tài)的杯突試驗(yàn)擠壓深度為10.6～12.0mm[2]。
5.2GH5188(GH188)焊接性能合金焊接性能良好，可用各種形式焊接工藝連接，以氬弧焊連接效果好，接頭強(qiáng)度和塑性下降較少。氬弧焊接頭與基體材料的持久性能對比見表5-1。
表5-1[4]
材料 | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ/% | 材料 | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ/% |
氬弧焊接頭基體材料 | 815 | 165 | 94 61 | 28 36 | 氬弧焊接頭基體材料 | 1090 | 22 | 29 21 | 7 21 |
5.3GH5188(GH188)零件熱處理工藝該合金在加熱后形成的表面氧化膜與基體結(jié)合較牢，采用清洗不銹鋼氧化皮的方法不易洗掉，而應(yīng)采用復(fù)合堿酸洗工藝清除氧化皮。
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