GH159
管材|
GH159
棒材
GH159
板材|
GH159
鍛件
GH159
絲材|
GH159
帶材
GH159
法蘭|
GH159
光亮棒
概述
GH159合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎上發展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發產生交叉網狀分佈的片關ε相來阻止位錯的長程運動而產生強化，再經過時效處理析出彌散的Ni3X相補充強化。該合多金具有超高強度、良好的塑韌性和高的應力腐蝕抗力等綜合性能，並且在650℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金不僅可廣泛用於航空發動機的高溫緊固螺栓等零件，也可用於應力腐蝕環境下（如海洋大氣環境）服役的飛機用超高強度緊韌體。供應的主要品種是冷拉棒材。
1.1、
GH159
材料牌號
GH159
1.2
GH159
相近牌號
MP159（美國）
1.3、
GH159
材料的技術標準
Q/6S 992-1992《高溫緊韌體用GH159合金冷拉棒材》（北京航空材料研究所）
C3S 284-1993《高溫緊韌體GH159合金合金冷拉棒材》
協上五高28-1993《高溫緊韌體GH159合金合金冷拉棒材》
1.4、
GH159
化學成分
表1-1
1.5、
GH159
熱處理制度
固溶處理1040～1055℃，4～8h，水冷+在室溫進行48%±1%的冷拔變形+時效處理650～675℃，4～4。5h，空冷。
1.6、
GH159
品種規格與供應狀態
可以生產d5～25mm的冷拉棒材，狀態為冷拔態。
1.7、
GH159
熔鍊與鑄造工藝
合金採用真空感應加真空電弧重熔的雙聯生產工藝。
1.8、
GH159
應用概況與特殊要求
該合金主要用於航空發動機的緊韌體，在600℃下效能穩定，可長期使用，是目前綜合性能最好的航空發動機緊韌體材料。
合金主要是經過冷變形誘發產生大量閘道器分佈的ε相進行強化。因此，對冷拔變形的工藝引數要嚴格控制。變形量過小，強度不足，變形量太大，強度升高，但塑性降低。實踐證明，當冷變形量控制在下限時合金具有較好的綜合性能。
GH159
物理及化學效能
2.1、
GH159
熱效能
2.1.1、
GH159
熔化溫度範圍
1318℃
2.1.2、熱導率
表2-1
2.1.3、線膨脹係數
表2-2
2.2、
GH159
密度
ρ=8。33g/cm3
2.3、
GH159
電效能
合金電阻率見表2-3
2.4、
GH159
磁效能
合金在25℃時的磁導率為1。00265
2.5、化學效能
2.5.1、耐腐蝕效能
該合金具有較好的抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實驗中未發現縫隙腐蝕和點蝕。在擦鹽試驗中未發生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應力腐蝕開裂的能力。
組織結構
4.1、
GH159
相變溫度
γ+ε兩相區溫度範圍為540~700℃，540℃以下的γ相為亞穩定。
4.2、時間-溫度-組織轉變曲線
4.3、合金組織結構
合金在上臨界溫度（約為700℃）以上為穩定的面心立方γ相，在下臨界溫度儀下（約為540℃）為穩定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ+ε的兩相區。當合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩定態的γ相。當在室溫下進行冷變形時可誘發γ相到ε相的馬氏體型轉變。因此，合金經固溶處理後全部為亞穩定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發生馬氏體相變轉變為穩定的ε相。所生成的ε相為波片狀，在面心立方的γ相晶粒內呈交叉網狀分佈。
GH159
成形效能
5.1、合金加工
合金鋼錠受限制1125~1180℃保溫18~36h進行均勻化處理以減少組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯溫度不高於600℃，加熱溫度為120℃±10℃，時間不小於4h，開鍛溫度不低於1050℃，終鍛溫度不低於950℃。合金熱軋開坯裝爐溫度不高於700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30~60min。道次最大變形量不超過20%。終軋溫度不低於950℃。熱軋後合金在1050~1075℃退火1h以得到均勻晶粒，便於後續冷變形加工。
5.2、
GH159
零件熱處理工藝
螺栓的熱處理工藝為650~675℃，4h時效處理，空冷。
5.3、表面處理工藝
合金不敏感加熱熱鐓成螺帽後，表面再經冷搓絲加工螺紋。
化學元素對鋼效能的影響
1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和衝擊性降低，當碳量0。23%超過時，鋼的焊接效能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0。20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易鏽蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、矽（Si）：在鍊鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0。15－0。30%的矽。如果鋼中含矽量超過0。50-0。60%，矽就算合金元素。矽能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1。0－1。2%的矽，強度可提高15－20%。矽和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。含矽1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。矽量增加，會降低鋼的焊接效能。
3、錳（Mn）：在鍊鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0。30－0。50%。在碳素鋼中加入0。70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工效能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11－14%的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機剷鬥，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接效能。
4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接效能變壞，降低塑性，使冷彎效能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0。045%，優質鋼要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋製時造成裂紋。硫對焊接效能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0。055%，優質鋼要求小於0。040%。在鋼中加入0。08-0。20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。
6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不鏽鋼，耐熱鋼的重要合金元素。
7、鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防鏽和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應儘量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。
8、鉬（Mo）：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強效能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力（長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變）。結構鋼中加入鉬，能提高機械效能。還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
9、鈦（Ti）：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接效能。在鉻18鎳9奧氏體不鏽鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。
10、釩（V）：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0。5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
11、鎢（W）：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。
12、鈮（Nb）：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接效能。在奧氏體不鏽鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。
13、鈷（Co）：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。
14、銅（Cu）：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕效能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0。5%塑性顯著降低。當銅含量小於0。50%對焊接性無影響。
15、鋁（Al）：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高衝擊韌性，如作深衝薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕效能，鋁與鉻、矽合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮效能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工效能、焊接效能和切削加工效能。
16、硼（B）：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋效能，提高強度。
17、氮（N）：氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。
18、稀土（Xt）：稀土元素是指元素週期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分佈和性質，從而改善了鋼的各種效能，如韌性、焊接性，冷加工效能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。