GH简介:GH合金主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金,在℃以下具有良好的耐腐蚀和耐氧化性能,℃以下具有高的强度,℃以下具有好的耐松弛性能,同时还具有良好的成形性能和焊接性能。该合金主要用于制造发动机在℃以下工作并要求强度高的耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧。还可用于制造气轮机涡轮叶片等零件。
1前言
在引进型MW和MW汽轮机中,美国西屋电器公司Refractoloy-26(R-26)合金制造紧固件,R-26合金是含20%Co、29%Cr和37%Ni的高合金化合金,虽然具有良好的综合性能,但是因为价格昂贵,限制其使用范围。Inconelx-合金的主要性能与R-26合金相当,但是该合金具有缺口敏感性和~℃区间塑性差的缺点,添加Mg、Zr、B等微量合金元素被公认为是提高高温合金塑性的有效途径。本文在Inconelx-合金的基础上添加适量的Mg、Zr、B等合金元素,研制了GH合金,可以用于汽轮机紧固件的选材。
2试验方法
试验用料由抚顺钢厂提供,经过真空感应冶炼、锻造、轧制成直径为56mm棒材,实际测得的化学成分(wt-%)为:C0.,Mn0.80,Cr14.94,Nb1.12,Al0.96,Ti2.69,Fe7.70,S0.,P0.,Ni余量。用4种热处理制度进行试验。No.1为:℃,1h,A.C,℃,24h,A.C,℃,24h,A.C。No.2~4的固溶温度分别为:℃,℃,℃,时效同No.1。
3结果及分析
4种热处理制度的金相组织见图1,随着固溶温度的升高,合金晶粒呈长大趋势,低于℃固溶可以得到细小晶粒,如图1a、b照片,过分细的晶粒并不是高温合金所希望的,℃固溶晶粒急剧长大。如图1d照片,并且不均匀,过大的晶粒明显降低合金的塑性,℃固溶获得适中的晶粒,如图1c照片。
GH合金和Inconelx-合金不同温度下的力学性能如图2所示。GH合金抗拉强度高于Inconelx-合金,随温度升高逐渐接近。
GH合金的延伸率随温度升高而增加,~℃区间延伸率达到20%左右,Inconelx-合金~℃区间延伸率随温度升高而降低,℃降到最低值10%左右。在不同介质中GH合金和R-26合金抗应力腐蚀开裂性能如表1所示。在℃10%NaOH和℃42%Mg-Cl?介质中GH合金抗应力腐蚀开裂性能优于R-26合金。
4种热处理的GH合金在℃光滑-缺口联合持久试验表明,都消除了缺口敏感性,但是消除程度差别较大,℃和℃固溶处理的缺口持久和光滑持久处在同一水平,缺口持久比光滑持久时间略长;℃固溶处理的缺口持久比光滑持久应力水平高~MPa,持久时间长50~h;℃固溶处理的缺口持久比光滑持久应力水平高~MPa,持久时间长~h;4种热处理的GH合金在℃低周疲劳试验结果如图3所示。
GH合金属于疲劳循环硬化型合金,随着疲劳循环周次的增加应力呈上升趋势。在同等应变水平下,℃固溶处理的低周疲劳寿命最短,这是晶粒过分粗大所致;℃固溶处理的低周疲劳寿命处于较高水平。GH合金和R-26合金应力松驰试验结果如表2所示。GH合金℃抗应力松驰性能与R-26合金相当,而℃0h的剩余应力比R-26合金高44MPa。
4结论
添加Mg,Zr,B等微量合金元素的GH合金采用固溶温度为℃的热处理制度,综合性能优于Inconelx-合金,大大地提高了~℃区间的塑性,消除了缺口敏感性,在某些介质中的抗应力腐蚀性能优于R-26合金,并且有较好的低周疲劳性能和抗应力腐蚀性能。