一、概述
GH30 是早期發展的80Ni-20Cr固溶強化型高溫合金,化學成分簡單,在800℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性,并具有良好的抗氧化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。合金經固溶處理后為單相奧氏體,使用過程中組織穩定。主要產品是冷軋薄板,也可以供應棒材、環件、絲材和管材等變形產品。主要用于800℃以下工作的渦輪發動機燃燒室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受載荷很小的其他高溫部件[1,2]。
1.1 GH30 材料牌號 GH3030
1.2 GH30 相近牌號 ЭИ435,XH78T(俄羅斯)
1.3 GH30 材料的技術標準
GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規范》
GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔(軋)無縫管規范》
GJB 2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規范》
GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規范》
GJB 3020-1997《航空用高溫合金環坯規范》
GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規范》
GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規范》
GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規范》
GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規范》
GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》
1.4 GH30 化學成分 見表1-1。
注:1.棒材和環坯標準規定,ω(Cu)≤0.20%。
2.熱軋板、冷軋板、冷軋帶、管材、絲材和冷鐓用冷拉絲材標準規定,ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。
1.5 GH30 熱處理制度 固溶溫度為980~1020℃,冷卻方式對熱軋板、冷軋薄板和環坯均為空冷,冷鐓用絲材和冷拉棒材為水冷或空冷,管材為水冷。
1.6 GH30 品種規格和供應狀態 可生產各種規格的變形產品,棒材和環坯不經熱處理交貨;熱軋板和冷軋薄板及管材經固溶和酸洗后供應;焊絲于冷拉狀態、固溶和酸洗狀態或半硬態成盤狀交貨;冷鐓用絲材于固溶、酸洗狀態成盤狀或直條狀、固溶直條狀磨光或冷拉狀態交貨;管材于固溶、酸洗狀態交貨;冷拉棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉狀態交貨。
1.7 GH30 熔煉和鑄造工藝 電弧爐熔煉或電弧爐熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔,非真空感應爐加電渣熔或真空電弧爐重熔或真空雙聯工藝。
1.8 GH30 應用概況與特殊要求 該合金已在航空發動機上經過了長期使用考驗,主要用于燃燒室和加力燃燒室零部件以及機匣安裝邊等零部件
二、GH30 物理及化學性能
2.1 GH30 熱性能
2.1.1 GH30 熔化溫度范圍 1374~1420℃[3]。
2.1.2 GH30 熱導率 見表2-1。
2.1.3 GH30 比熱容 見表2-2。
2.1.4 GH30線膨脹系數 見表2-3。
2.1.5 GH30黑度 見表2-4。
①為全輻射黑度(空氣中試驗)。
2.2 GH30密度 ρ=8.4g/cm3[1]。
2.3 GH30電性能 不同溫度的電阻率 見表2-5。
2.4 GH30磁性能 合金無磁性。
2.5 GH30化學性能
2.5.1 GH30抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表 2-6。
2.5.1.1 GH30合金在高溫下氧化腐蝕深度見表2-7。
三、GH30力學性能
優質棒材技術標準規定的性能見表3-1。
注:①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材的室溫σb≥590MPa,δ5≥30%。
②環坯性能供參考。
③δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥615MPa,δ5≥實測。
四、GH30組織結構
4.1 相變溫度
4.2 時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 合金組織結構 經1000℃固溶處理后為單相奧氏體組織,間有少量TiC和Ti(CN)。700~800℃長期時效后,析出Cr7C3型碳化物,析出量少,對合金性能影響不大。
五、GH30工藝性能與要求
5.1 成型性能
5.1.1 鋼錠鍛造開坯裝爐溫度不高于800℃,加熱溫度為1180~1200℃,終鍛溫度不低于900℃,一次加熱的變形程度為50%,板材熱軋加熱溫度有1160~1180℃,冷軋壓率為30%左右。
5.1.2 反復彎曲及杯突性能見表5-1。
5.1.3 沖壓性能見表5-2。
① δ為板材厚度(mm)。
5.2 焊接性能 合金焊接性能優良,可進行氬弧焊、點焊、縫焊和釬焊。氬弧焊時熔池流動性和成形性能均良好,裂紋傾向性小;接觸焊時有較寬的規范參數范圍。該合金可與1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金組合進行焊接。
5.2.1 手工氬弧焊(對接)規范見表5-3。
5.2.2 不加焊絲的自動鎢極氬弧焊(對接)規范見表5-4。
5.2.3 固溶狀態縫焊規范見表5-5。
5.2.4 各種焊接接頭的力學性能見表5-6。
5.3 零件熱處理工藝 航空工廠零件的中間熱處理和最終熱處理制度為固溶1000℃,保濕5-10min,空冷或水冷。如需要零件具有高的熱強性,可將最終固溶處理溫度提高到1150℃。
5.4 表面處理工藝 熱處理后,零件表面的氧化皮可用吹砂或酸洗方法清除。酸洗時采用HF-H2SO4-HNO3水溶液的單一酸洗工藝,也可采用NaOH-NaNo3和H2SO4-NaC1-H2O溶液的復合堿酸洗工藝。