航空高溫部件用鋼GH5188
GH5188高溫合金
1合金介紹（如有圖表需要可聯(lián)系021-67898711）
1.1概述
GH5188是Co-Ni-Cr基固溶強化型變形高溫合金，使用溫度小于1100°C.合金中加入ω(W)14%的鎢進行固溶強化，使合金具有良好的綜合性能；加入較高含量的鉻和微量鑭，使合金具有良好的高溫抗氧 化性能。合金具有較好的冷熱加工塑性和焊接等工藝性能，適于制作980°C以下要求高強度和1100°C以 下要求抗氧化的航空發(fā)動機零件。主要產(chǎn)品有冷軋薄板、熱軋中板、棒材、鍛件和絲材等。
1. 2 應(yīng)用概況與特性
合金已用于制作航空發(fā)動機燃燒室火焰筒、導(dǎo)向葉片等高溫部件，批產(chǎn)和使用情況良好。相近合金在國外還廣泛應(yīng)用于燃氣渦輪及導(dǎo)彈的高溫部件，如燃燒室、尾噴管及核能工業(yè)中的熱交換器等零部件。
在合金板材加工零件的制造工藝中，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。合金板材的耐腐蝕能力優(yōu)于GH3536合金。
1.3 材料牌號
GH5188(GH188)
1.4 相近牌號
Haynes Alloy No. 188（ H A188）、UNSR 30188（美），KCN22W （法）。
1.5 材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號
GJB 3317A航空用高溫合金熱軋板規(guī)范
HB/Z 140航空用高溫合金熱處理工藝
Q/5B 4002GH188合金冷軋帶材
Q/5B 4003GH188合金冷軋板材
Q/5B 4014GH188合金鍛件
Q/5B 4022GH188合金棒材
Q/5B 4057 GH188高溫合金冷拉焊絲
1. 6 熔煉工藝
采用真空感應(yīng)爐士電渣重熔、或真空感應(yīng)爐+真空電弧重熔熔煉工藝。
1.7 化學(xué)成分
摘自 GB/T 14992,雜質(zhì)元素分析有區(qū)別的摘自 GJB 3317A、Q/5B 4002, Q/5B 4003、Q/5B 4014、
Q/5B 4022 和Q/5B 4057,見表 1-1。
表1-1
| 元素 | C | Cr | Ni | Co | W | Fe | B | La |
| 質(zhì)量分數(shù)/% | 0. 05—0. 15 | 20. 00?24.00 | 20. 00?24. 00 | 余 | 13. 00?16. 00 | ≤3. 00 | ≤0. 015 | 0.030 ?0. 120 |
| 元素 | Mn | Si | P | s | Cu | Ag | Bi | Pb |
| 質(zhì)量分數(shù)/% | ≤I. 25 | 0. 20 — 0. 50 | ≤0. 020 | ≤0.015 | ≤0. 070 | ≤0.0010 | ≤0.0001 | ≤0. 0010 |
| ① GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003、Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057 規(guī)定檢驗的雜質(zhì)元素。 | ||||||||
熱處理制度摘自HB/Z 140,各品種的標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度為：
a） 鍛制棒材、環(huán)形件,1180°C±10°C,選擇以確保產(chǎn)品力學(xué)性能合格的速率冷卻，HB<293；
b） 冷軋板、帶材,1165°C~1230°C,快速空冷，保溫時間根據(jù)產(chǎn)品截面厚度確定；
c） 熱軋板材,1170°C~1190°C,空冷，HVM282。
品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自 GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003,Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057。
1. 9. 1主要規(guī)格
厚4mm— 14mm熱軋中厚板；厚0. 5mm?4mm冷軋薄板；厚0. 05mm?0. 8mm冷軋帶材；D20mm? 300mm棒材；d0. 3mm?10. 0mm焊絲；各種尺寸規(guī)格的環(huán)形件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
熱軋板和冷軋薄板經(jīng)固溶+酸洗+矯正+切邊后供應(yīng)；帶材經(jīng)固溶+酸洗+切邊后成卷供應(yīng)；棒材一 般不經(jīng)熱處理供應(yīng)；鍛件經(jīng)固溶處理后供應(yīng)；焊絲以冷拉+熱處理+酸洗后供應(yīng)、或半硬態(tài)供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能
2. 1 熔化溫度范圍
1300°C ?1360°C。
2. 2 相變點
2.3 熱導(dǎo)率（表2-1）
| θ/°C | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| λ/[W/(m ? °C)] | 12. 23 | 15. 32 | 18. 30 | 20. 81 | 22. 90 |
| θ/°C | 700 | 800 | 900 | 1000 | 一 |
| λ/[W/(m ? °C)] | 25.04 | 26. 50 | 27.88 | 29.06 | — |
2. 4 電阻率（表2-2）
| θ/°C | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| 1. 051 | 1. 056 | 1. 100 | 1. 133 | 1. 143 | 1. 171 | |
| θ/°C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | — |
| 1. 192 | 1. 199 | 1. 204 | 1.213 | 1. 226 | — |
2.5 熱擴散率（表2-3）
| θ/°C | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| Q/(10_6m2/s) | 3. 15 | 3. 70 | 4. 15 | 4. 45 | 4. 70 |
| θ/°C | 700 | 800 | 900 | 1000 | — |
| Q/(10_6m2/s) | 4. 95 | 5. 10 | 5.20 | 5. 30 | — |
2. 6 比熱容（表2-4）
| θ/°C | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| c/[J/(kg ? °C)] | 208 | 425 | 454 | 484 | 513 |
| θ/°C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| c/[J/(kg - X?)] | 534 | 554 | 571 | 588 | 600 |
2.7 線膨脹系數(shù)（表2-5）
| θ/°C | 100h的氧化速率 |
| 900 | 0.021 ?0.034 |
| 1000 | 0.081 ?0.098 |
| 1100 | 0. 125 ?0. 128 |
| θ/°C | 20 ?100 | 20 ?200 | 20 ?300 | 20 ?400 | 20 ?500 |
| 11. 8 | 12.4 | 12. 9 | 13.4 | 13. 7 | |
| θ/°C | 20 ?600 | 20 ?700 | 20 ?800 | 20 ?900 | 20?1000 |
| 14. 4 | 14. 8 | 15. 2 | 15. 7 | 16. 2 |
| θ/°C | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| Ed/GPa | 237 | 234 | 227 | 221 | 213 | 206 |
| o/°c | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1050 |
| Ed/GPa | 193 | 185 | 179 | 170 | 161 | 158 |
2.8 密度
p=9. 09
2.9 磁性能
合金無磁性。
2.10 彈性性能（表2-6）
2. 11 化學(xué)性能
2.11.1抗氧化性能
2. 11. 1. 1合金在空氣介質(zhì)中，不同溫度試驗 100h的氧化速率見表2-7。
2. 11. 1.2合金在爐中高溫靜止空氣中或在旋 轉(zhuǎn)式燃燒裝置中進行循環(huán)氧化試驗，1040笆? 1150°C的重量損失以及與其他合金對比見圖2-1。
2. 11.2 耐腐蝕性能
合金在燃燒裝置中經(jīng)燃氣腐蝕，在900°C 026O°C以下循環(huán)試驗200h的動態(tài)熱腐蝕試驗 結(jié)果見圖2-20合金在含有Na2SOt和NaCl等 污染環(huán)境中，耐腐蝕能力優(yōu)于GH3536合金。3力學(xué)性能
3. 1 供貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
3. 1. 1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能（表3-1）
表3-1
| 標(biāo)準(zhǔn)號 | 品種/mm | 熱處理 | 拉伸性能 | 持久性能 | 室溫硬度 HV | 其他性能 | |||||||
| θ/°C | σp0.2/MPa | σb | δ5/% | θ/°C | σp0.2/MPa | σb | δ5/% | ||||||
| ≥ | ≥ | ||||||||||||
| GJB 3317A | 熱軋中厚板① | 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 815 | 165 | 23 | 10 | ≤282 | 晶粒度≥4級 | |
| 927 | 76 | 23 | 15 | ||||||||||
| Q/5B 4003 | 薄板 | 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 76 | 23 | 15 | —— | 彎曲；抗氧化； 晶粒度 | |
| 650 | 250 | 620 | 50 | ||||||||||
| Q/5B 4002 | 帶 材 | ≤0. 51 | 20 | 380 | 860 | 40 | 927 | 62 | 23 | 8 | — | 彎曲180°； 抗氧化； 晶粒度24級 | |
| 650 | 250 | 620 | 40 | ||||||||||
| ≥0. 51 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 76 | 23 | 5 | — | ||||
| 650 | 250 | 620 | 50 | ||||||||||
| Q/5B 40222 | 棒材 | 標(biāo)準(zhǔn) 熱處理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 90 | 23 | 15 | HB≤302 | 抗氧化 | |
| Q/5B 4014 | 環(huán)形鍛件② | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 83 | 23 | 15 | HB≤293 | 抗氧化 | ||
| 持久試驗任選一個溫度進行。 持久持續(xù)時間達到23h后試樣未斷時，允許每隔8?10h遞增應(yīng)力14MPa,直至試樣斷裂，但其延伸率仍應(yīng)為曷215/%。 | |||||||||||||
3.1.2生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)、基值和設(shè)計許用值
短時力學(xué)性能
1 硬度
3. 2. 1. 1 冷軋板經(jīng)不同冷軋變形量+不同固溶處 理，室溫硬度見表3-2。
3. 2.1.2冷軋板經(jīng)不同冷軋量，室溫硬度見圖3-1。
沖擊性能
1熱軋中厚板縱向和橫向取樣，不同溫度的 沖擊功見表3-3。
3.2.2.2熱軋中厚板縱向和橫向取樣，在真空中經(jīng) 不同規(guī)范長期時效，室溫沖擊功見表3-4o
3.2.3壓縮性能
3. 1冷軋板不同溫度的壓縮屈服強度見圖3-2o
3. 2. 3. 2冷軋板縱向和橫向取樣，不同溫度典型的 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別見圖3-3和圖3-4o
3.2.4扭轉(zhuǎn)性能
環(huán)形件不同溫度的扭轉(zhuǎn)性能見表3-5。
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6. 1不同軋制產(chǎn)品，典型室溫拉伸性能見表 3-6；不同產(chǎn)品，不同溫度的拉伸性能見表3-7。
3. 2. 6. 2冷軋板經(jīng)不同冷變形量，不同溫度的拉 伸性能見表3-8；室溫屈服強度見圖3-1 o
3. 2. 6. 3冷軋板經(jīng)不同冷變形量和固溶處理，室 溫拉伸性能見表3-9；縱向和橫向取樣，不同溫度 的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別見圖3-5和圖3-6；經(jīng)不 同長期時效，室溫拉伸性能見表3-10。
3. 2. 6. 4 環(huán)形件不同溫度的缺口拉伸強度見表 3-11;不同溫度的平均拉伸應(yīng)力-應(yīng)變參數(shù)見表 3-12,平均拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖3-7。
表3-3
| 取樣/mm | θ/°C | ||
| 縱向 | 橫向 | ||
| 厚19 熱軋中厚板 1175°C/WQ | — 185 | 159 | 156 |
| — 170 | 163 | — | |
| — 140 | 一 | 152 | |
| — 100 | 182 | 172 | |
| 20 | 197 | 190 | |
| 315 | 137 | — | |
| 540 | 146 | 171 | |
| 700 | 171 | 118 | |
| 815 | 141 | — | |
表 3-4
| 取樣/mm | 真空時效規(guī)范 | 室溫 | ||
| θ/°C | t/h | 縱向 | 橫向 | |
| 厚19 熱軋中厚板 1175 °C/WQ | 760 | 100 | — | 53 |
| 870 | 100 | 一 | 17 | |
| 980 | 100 | — | 42 | |
| 925 | 500 | 31 | 35 | |
| 925 | 1000 | 23 | 23 | |
表 3-5
| 取樣 | θ/°C | ||
| 環(huán)形件 弦向 標(biāo)準(zhǔn)熱處理 | 800 | 478. 3 | 174. 7 |
| 900 | 287. 7 | 151. 7 | |
| 1000 | 168.0 | 80.0 | |
| 注：表中數(shù)據(jù)為3個試樣數(shù)據(jù)的平均值。 | |||
