GH3039 (GH39)鎳基變形高溫合金
概述：GH3039 概述
GH3039為單相奧氏體型固溶強化合金，在800℃以下具有中等的熱強性和良好的熱疲勞性能，1000℃以下抗氧化性能良好。長期使用組織穩定，還具有良好的冷成形性和焊接性能。適宜于850℃以下長
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中國牌號：GH3039/GH39、GH39 (GH3039)
俄羅斯牌號：ЭИ602/XH75MБГЮ
一、GH3039 概述
GH3039為單相奧氏體型固溶強化合金，在800℃以下具有中等的熱強性和良好的熱疲勞性能，1000℃以下抗氧化性能良好。長期使用組織穩定，還具有良好的冷成形性和焊接性能。適宜于850℃以下長期使用的航空發動機燃燒室和加力燃燒室零部件。該合金可以生產板材、棒材、絲材、管材和鍛件。
1.1 GH3039 材料牌號 GH3039(GH39)
1.2 GH3039 相近牌號 ЭИ602，ХН75МБГЮ(俄羅斯）
1.3 GH3039 材料的技術標準
1.4 GH3039 化學成分 見表1-1。
表1-1 %
|
C |
Cr |
Ni |
Mo |
Al |
Ti |
Nb |
Fe |
Mn |
Si |
P |
S |
|
不大于 |
|||||||||||
|
≤0.08 |
19.0～22.0 |
余 |
1.80～2.30 |
0.35～0.75 |
0.35～0.75 |
0.90～1.30 |
3.00 |
0.40 |
0.80 |
0.020 |
0.012 |
注：1.合金中允許有Ce存在。
2.合金中ω(Cu)=0.20%。
1.5 GH3039 熱處理制度 熱軋及冷軋板材和帶材固溶處理：1050～1090℃，空冷。棒材及管材固溶處理：1050～1080℃，空冷或水冷。
1.6 GH3039 品種規格和供應狀態 可以供應各種規格的熱軋板、冷軋板、帶材、棒材、絲材、管材、和鍛件。板材、帶材和管材固溶處理和酸洗后交貨。絲材于冷加工狀態或固溶狀態供應棒材不熱處理交貨。
1.7 GH3039 熔煉和鑄造工藝 合金采用電弧爐熔煉、電弧爐或非真空感應爐加電渣重熔或真空電弧重熔以及真空感應爐加電渣或真空電弧重熔工藝。
1.8 GH3039 應用概況與特殊要求 用該合金材制作的航空發動機燃燒室及加力燃燒室零部件，經過長期的生產和使用考驗，使用性能良好。
二、GH3039 物理及化學性能
2.1 GH3039 熱性能
2.1.1 GH3039 熱導率 見表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m·℃）） |
13.8 |
15.5 |
17.2 |
18.8 |
20.5 |
21.8 |
23.4 |
25.1 |
26.8 |
2.1.2 GH3039 比熱容 見表2-2。
2.1.3 GH3039 線膨脹系數 見表2-3。
表2-2[1]
|
θ/℃ |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
c/(J/(kg.K)) |
544 |
574 |
636 |
645 |
762 |
779 |
921 |
1047 |
表2-3[1]
|
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 |
11.5 |
12.4 |
13.2 |
13.5 |
13.8 |
14.3 |
14.9 |
15.3 |
15.8 |
16.4 |
2.2 GH3039密度 ρ=8.3g/cm3。
2.3 GH3039電性能 室溫電阻率ρ=1.18×10-6Ω·m。
2.4 GH3039磁性能 合金無磁性。
2.5 GH3039化學性能
2.5.1 GH3039抗氧化性能
2.5.1.1 GH3039在空氣介質中經100h試驗后的氧化速率見表2-4。
2.5.1.2 GH3039合金在高溫下長期工作時，有產生沿晶界氧化的傾向。在900～1100℃暴露100h后的沿晶氧化深度見表2-5。
2.5.1.3 GH3039合金在高溫下100h內的氧化增重見圖2-1。
表2-4[2]
|
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
氧化速率/(g/(m2· h)) |
0.074 |
0.251 |
0.535 |
1.061 |
表2-5[2]
|
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
|
沿晶界氧化深度/mm |
0.020 |
0.052 |
0.068 |
三、GH3039力學性能
GH3039技術標準規定的力學性能見表3-1。
表3-1
|
標準號 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
品種 |
室溫拉伸性能 |
800℃拉伸性能 |
||||
|
σb/MPa |
δ5/% |
φ/% |
σb/MPa |
δ5/% |
φ/% |
||
|
GJB 1952-1994 |
冷軋板 |
735 |
40 |
- |
245 |
40 |
- |
|
GJB 2297-1995 |
航空用管 |
685① |
40① |
- |
245 |
40 |
- |
|
GJB 3165-1998 |
棒材 |
735 |
40 |
- |
245 |
40 |
40 |
|
GJB 3317-1998 |
熱軋板 |
735 |
40 |
45 |
245 |
40 |
50 |
|
GJB 3318-1998 |
冷軋帶 |
735② |
40① |
- |
- |
- |
- |
|
GB/T 15062-1994 |
一般用管 |
635 |
35 |
- |
- |
- |
- |
注：①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材室溫σb≥635MPa,δ5≥30%。
②δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥660MPa,δ5實測。
四、GH3039組織結構
4.1 GH3039相變溫度
4.2 GH3039時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 GH3039合金組織結構
4.3.1 GH3039合金固溶狀態為單相奧氏體，并含有少量的Ti(CN)、NbC及M32C6碳化物。經600～900℃長期時效或使用后，有M32C6型碳化物析出，600～700℃時效后析出的碳化物顆粒細小，均勻分布于晶內和晶界，時效溫度高于700℃時，主要沿晶界析出并聚集長大。合金中不形成有害相，組織穩定性較好。
4.3.2 GH3039冷軋薄板標準規定，供應狀態晶粒度的要求為5～8級。
五、GH3039工藝性能與要求
5.1 GH3039成型性能
5.1.1 GH3039鍛造 合金具有良好的熱加工工藝塑性，變形性能良好。鍛造加熱溫度1170～1190℃，終鍛溫度不低于900℃，一次加熱的變形量為50%。
5.1.2 GH3039軋制 板材荒軋溫度1100～1140℃，精軋溫度1050～1100℃，終軋溫度不低于850℃。經電渣或真空自耗重熔的合金軋制時，精軋溫度應稍低于電弧爐熔煉的合金。熱軋終軋道次變形量應不低于13%，薄板冷軋變形量30%～55%。
5.1.3 GH3039沖壓性能 供應狀態薄板具有良好的沖壓習慣你能，沖壓的極限系數見表5-1，一般工作系數為極限系數的80%～90%。供應狀態δ1.5mm薄板反復彎壓至斷裂次數為20～29次；杯突試驗深度為10.7～12.0mm。δ8.5mm熱軋中板經深沖后應立即（不得超過12h）進行中間固溶處理，以消除應力。
表5-1[9]
|
極限深沖系數 |
極限翻邊系數 |
極限壓窩系數 |
最小彎曲半徑 |
|
|
平頭陽模 |
球頭陽模 |
|||
|
2.10～2.14 |
1.85～2.00 |
0.30～0.33 |
0.45～0.53 |
1δ① |
① δ為板厚。
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