| 详细介绍：
一、GH145(GH4145) 概述
GH145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980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800℃以下具有较高的强度，540℃以下具有较好的耐松弛性能，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航空发动机在800℃以下工作并要求强度较高的耐腐蚀的环形件、结构件和螺栓等零件、在540℃以下工作的具有中等或较低应力并要求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。可供应的品种有板材、带材、棒材、锻件、环形件、丝材和管材。
1.1 GH145(GH4145) 材料牌号 GH145(GH4145)
1.2 GH145(GH4145) 相近牌号 Inconel X-750(美国）,NiCr15Fe7TiAl(德 国),NC15FeTNbA(法国),NCF750 （日本）
1.3 GH145(GH4145) 材料的技术标准
Q/3B 4088-1994《GH145合金毛细管材》
Q/3B 4098-1995《GH145合金丝材》
Q/3B 4198-1993《GH145合金冷轧板材、带材》
1.4 GH145(GH4145) 化学成分 见表1-1。
表1-1%
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C
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Cr
|
Ni+Co
|
Al
|
Ti
|
Fe
|
Nb+Ta
|
Co
|
Mn
|
Si
|
S
|
Cu
|
P
|
|
不大于
|
|
≤0.08
|
14.0～17.0
|
≥70.0
|
0.40～1.00
|
2.25～2.75
|
5.00～9.00
|
0.70～1.20
|
1.00
|
1.00
|
0.50
|
0.010
|
0.50
|
0.015
|
注：表中Mn、Si为棒、锻件、环形件和丝材含量，板材、带材和管材为：ω(Mn)≤0.35%,ω(Si)≤0.35%。
1.5 GH145(GH4145) 热处理制度 板、带、管材供应状态的固溶热处理制度980℃±15℃，空冷。材料及零件的中间热处理制度，可分别选择下列工艺进行热处理。
退火：955～1010℃，水冷。
焊接件焊接前退火：980℃，1h。
焊接件消除应力退火：900℃,保湿2h。
消除应力退火：885℃±15℃，24h,空冷。
1.6 GH145(GH4145) 品种规格与供应状态 可以供应各种规格的棒材、锻件、环形件、热轧板、冷轧板、带材、管材和丝材。
板材和带材一般于热轧或冷轧、退火或固溶、酸洗抛光后供应。
棒材、锻件和环形件可于锻态或热轧状态供应；也可于锻后固溶处理供应；棒材可于固溶后磨光或车光供应，当订单有要求时，可于冷拉状态就位。
管材于固溶处理并清除氧化皮后供应。
丝材可于固溶状态供应；对于标称直径或厚度在6.35mm以下的丝材，可固溶后并以50%～65%的冷拉变形供应；标称直径或边长大于6.35mm的丝材，固溶处理后以不小于30%的冷拉变形供应。对于标称直径或边长不大于0.65mm的丝材，根据要求固溶处理后以不小于15%的冷拉变形供应。
1.7 GH145(GH4145) 熔炼与铸造工艺 合金采用电弧炉加真空自耗重熔、真空感应加电渣、电渣加真空自耗重熔或真空感应加真空自耗重熔。
1.8 GH145(GH4145) 应用概况与特殊要求 该合金主要用于制造航空发动机工作温度在540℃以下的耐腐蚀的平面波形弹簧、周向螺旋弹簧、螺旋压簧、弹簧卡圈和密封圈等零件。
二、GH145(GH4145) 物理及化学性能
2.1 GH145(GH4145) 热性能
2.1.1 GH145(GH4145) 熔化温度范围 1395～1425℃。
2.1.2 GH145(GH4145) 热导率 见表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃
|
50
|
100
|
300
|
500
|
900
|
|
λ/（W/（m·℃））
|
14.7
|
15.9
|
20.1
|
25.1
|
37.3
|
2.1.3 GH145(GH4145) 线膨胀系数 见表2-2。
表2-2[2]
|
θ/℃
|
20～200
|
20～300
|
20～400
|
20～500
|
20～600
|
20～700
|
20～800
|
|
α/10-6℃-1
|
13.1
|
13.5
|
14.1
|
14.4
|
15.0
|
15.6
|
16.2
|
2.2 GH145(GH4145)密度 ρ=8.25g/cm3[7]。
2.3 GH145(GH4145)电性能 50℃时的电阻率ρ=1.22×10-6Ω.m[6]。
三、GH145(GH4145)力学性能
GH145(GH4145)技术标准规定的带材、板材和管材的室温力学性能见表3-1。
表3-1
|
品种
|
规格δ/mm
|
热处理制度
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ4D/%
|
φ/%
|
HRC
|
|
带材
|
|
交货状态
|
≤930
|
-
|
≥18
|
-
|
-
|
|
交货状态＋730℃±10℃，8h，炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃，8h，空冷，总时效时间不小于18h
|
≥1105
|
-
|
≥12
|
-
|
≥30
|
|
板材
|
≤0.60
|
交货状态
|
≤930
|
≤515
|
≥30
|
-
|
-
|
|
>0.60
|
≤930
|
≤515
|
≥35
|
-
|
-
|
|
板材
|
|
交货状态＋730℃±10℃，8h，炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃，8h，空冷，总时效时间不小于18h
|
≥1170
|
≥795
|
≥18
|
-
|
≥32
|
|
管材
|
|
交货状态
|
≤965
|
≤550
|
≥35
|
-
|
-
|
|
交货状态＋730℃±10℃，8h，炉冷55℃/h或空冷到620℃±10℃，8h，空冷，总时效时间不小于18h
|
≥1170
|
≥790
|
≥15
|
-
|
-
|
注：交货状态为固溶980℃±15℃，保温适当时间，空冷或快冷，去除氧化皮。
GH145(GH4145)技术标准规定的丝材的室温力学性能见表3-2。
表3-2
|
品种
|
规格/mm
|
热处理制度
|
圆形丝
|
方或扁形丝
|
|
σb/MPa
|
σb/MPa
|
|
丝材
|
≤6.35
|
A类，交货状态
|
≥1310
|
≥1210
|
|
>6.35～15.88
|
≥1110
|
≥1110
|
|
≤0.65
|
B类，交货状态
|
≤1030
|
|
|
>0.65～12.70
|
895～1140
|
|
|
≥0.30～6.35
|
A类，交货状态＋650℃±10℃,4h,空冷
|
≥1520
|
|
|
>6.35～10.60
|
≥1380
|
|
|
>10.60～15.90
|
≥1240
|
|
|
≥0.30～6.35
|
A类，交货状态＋1150℃±10℃，2h，空冷，＋840℃±10℃，24h，空冷，＋650℃±10℃，20h，空冷
|
≥1030
|
|
|
>6.35～15.90
|
≥1000
|
|
|
≤0.65
|
B类＋730℃±10℃,16h，空冷
|
≥1070
|
|
|
>0.65～12.70
|
≥1140
|
|
注：交货状态，丝材在冷拉至成品前，在1090～1200℃内的某一温度固溶处理，然后按下述规定进行冷拉；
A类：标称直径或边长不大与6.35mm的丝材，冷拉变形量为50%～65%；标称直径或边长大于6.35mm的丝材，冷拉变形量为 30%以上。
B类：标称直径或边长不大于0.65mm的丝材，冷拉变形量为15%左右。
GH145(GH4145)棒材、锻材和环形件标准规定的持久性能见表3-3。
表3-3[3]
|
θ/℃
|
σ/MPa
|
t/h
|
δ4D/%
|
|
730℃±3℃
|
362
|
≥23
|
≥5
|
四、GH145(GH4145) 组织结构
4.1 GH145(GH4145)相变温度 γ′相开始析出温度约为600℃，析出峰约为800℃，900℃开始回溶，到970℃时几乎全部溶解。
4.2 GH145(GH4145)时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH145(GH4145)合金组织结构 合金经标准热处理后，其组织由γ基体、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ′[Ni3(Al、Ti、Nb)]相组成，γ′含量大约为14.5%，是合金的主要强化相。
五、 GH145(GH4145)工艺性能与要求
5.1 GH145(GH4145)成形性能 合金的锻造温度在1220～950℃之间均易成形。钢锭开坯锻造，其加热温度可在1200℃，为了使终锻件或棒材获得良好的组织和性能，随后的锻造加热温度应在相应较低的温度下进行。终锻温度应不低于950℃。该合金在剧烈成形工序后应进行固溶处理。
5.2 GH145(GH4145)焊接性能 合金具有较好的焊接性能，可进行各种焊接，但对大截面的零件较难进行熔焊，而对小截面零件和薄板焊接性能较好。焊接必须在退火或固溶处理后进行，焊后应进行消除应力处理，采用980℃，保湿0.5h或900℃保湿2h。焊接组合件随后进行时效处理，可获得近似完全热处理状态的强度。
5.3 GH145(GH4145)零件热处理工艺 零件的热处理应在无硫的中性或还原性气氛中进行，以免发生硫化。零件应避免在870～650℃之间进行“热-冷”处理，对于大截面的零件，为了防止裂纹，固溶处理后应在空气中冷却。
成品零件终热处理：
对于在600℃以上工作、要求佳持久蠕变性能的零部件：
固溶：1150℃±15℃,保温2～4h,空冷；
时效：845℃±15℃，保温24h，空冷+705℃±15℃,保温24h,空冷。
对于在600℃以下工作、要求佳室温和高温拉伸性能的零部件：
固溶：980℃±15℃,保温1h,空冷；
时效：730℃±15℃，保温8h，以50℃/h炉冷到620℃±10℃,保温8h,空冷。
环形件一般采用下述热处理制度：
固溶：1095℃±15℃,保温2-4h,空冷；
时效：845℃±15℃，保温24h，空或炉冷到+705℃±15℃,保温20h,空冷。
棒材和锻件在600℃以下温度使用时，采用下述制度进行热处理：
均匀化：885℃±15℃,保温24h,空冷；
时效：705℃±15℃，保温20±1h,空冷。
退火状态的板材和带材及做弹簧用的板带和丝材可采用下述制度进行热处理：
时效：1）705℃±15℃,保温22h,空冷；
2）760℃±10℃，保温1h,空冷。
固溶：980℃±15℃,保温1h,空冷；
时效：730℃±10℃，保温8h，以50℃/h炉冷到+620℃±10℃,保温8h,空冷。
5.4 GH145(GH4145)表面处理工艺
5.5 GH145(GH4145)切削加工与磨削性能 合金可以在各种状态下进行机械加工，退火或固溶状态下机械加工性能良好。
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760℃高温材料变形高温合金
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。GH后位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金 2、时效硬化型铁基合金 3、固溶强化型镍基合金 4、钴基合金 GH后，二，三，四位数字表示顺序号。
1、固溶强化型合金
使用温度范围为900～1300℃，高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。
2、时效强化型合金
使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如：GH4169合金，在650℃的高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。
变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。[1]
760℃800MPa级高温材料铸造高温合金
铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：
1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。
2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。
根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：
类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。
第二类：在650～950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。
第三类：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。
随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。
760℃800MPa级高温材料粉末冶金高温合金
采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。
FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。
1200℃100MPa级高温材料氧化物弥散强化(ODS)合金
是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。
目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：
MA956合金在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。
MA754合金在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。
MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。
金属间化合物高温材料
金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。
Ti3Al基合金(TAC-1)，TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8～5.8g/cm3)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温(小于600℃)有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。
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