NimoNic80A

GH80A概述

    GH80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷、熱加工性能良好，主要供應熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。

    1.1 GH80A材料型號 GH80A。

    1.2 GH80A相近型號 NimoNic80A(英國)。

    1.3 GH80A材料的技術(shù)標準

    WS9-7009-1996《GH80A合金渦輪葉片用熱軋棒材》

    WS9-7011-1996《GH80A合金熱軋、鍛制及冷拉棒材》

    WS9-7012環(huán)件-1996《GH80A合金軋制環(huán)形件》

    WS9-7095-1996《GH80A合金熱軋板材、冷軋薄板和帶材》

    1.4 GH80A化學成分  見表1-1。                                                                                                   表1-1                                     %

    注：B按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。

1.5 GH80A熱處理制度 葉片用棒材為：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷。熱軋、鍛制及冷拉棒材：按表1-2的規(guī)定進行。軋制環(huán)件：(1050～1080℃)±10℃，不大于2h，水冷＋750℃±5℃(或+700℃±5℃),4h(或16h),空冷。熱軋板材、冷軋薄板和帶材為：供應狀態(tài)＋750℃±10℃，4h，空冷。

    表1-2

表1-3

表1-4

1.6 GH80A品種規(guī)格與供應狀態(tài) 供應直徑d20～55mm的葉片用熱軋棒材、直徑不大于300mm的熱軋或鍛制棒材。冷拉棒材供應直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。供應外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm的冷軋薄板材，厚度不大于0.8mm的冷軋帶材。葉片用熱軋棒材不經(jīng)熱處理供應，其表面應全部磨光或車光。機加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應。鐓鍛用冷拉棒

材以冷拉并磨光狀態(tài)供應，機加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應（對鍛造廠用棒材應車光后供應，其表面粗糙度應不小于3.2μm）。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應。

1.7 GH80A熔煉與鑄造工藝 葉片用棒材和板材采用真空感應熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應熔煉加電渣重熔，或真空感應熔煉加真空電弧重熔，或真空感應熔煉加電渣重熔工藝。

1.8 GH80A應用概況與特殊要求 該合金主要用作發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零件。

二、GH80A物理及化學性能    

    2.1 GH80A熱性能                                        

    2.1.1 GH80A熔化溫度范圍  熔點1405℃[1]。

2.1.2 GH80A熱導率  見表2-1。

表2-1[1]

2.1.3 GH80A線膨脹系數(shù) 見表2-2。

2.2 GH80A密度 ρ=8.15g/cm3[2]。

表2-2[2]

2.3 GH80A電性能 室溫ρ=1.23×10-6Ω.m[1]。

2.4 GH80A磁性能 無磁性。

2.5 GH80A化學性能

2.5.1 GH80A抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h的氧化速率見表2-3。

表2-3[3]

GH80A力學性能

3.1 GH80A技術(shù)標準規(guī)定的性能

3.1.1 GH80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。

表3-1

3.1.1.1 GH80A當按3.1.1條進行的持久試驗性能不合格時，應按表3-2中任一試樣串聯(lián)對數(shù)組別進行重復試驗。其中應減去初試不合格的試樣串聯(lián)對數(shù)。

表3-2

    注：1 持久試驗可以用單個試樣進行試驗使所有試樣到斷裂為止，并利用這些試驗結(jié)果來計算平均值和范圍值。

    2 每個串聯(lián)對應試驗至一個試樣斷裂為止，停止試驗，并利用這一斷裂試驗結(jié)果來計算平均值和范圍值。

    3 單個值中的大值與小值之差應在范圍值內(nèi)。

    4 在各組試驗結(jié)果中，若有一個結(jié)果超過范圍值，而另一個結(jié)果低于單個小值，則其所代表的材料拒收。

3.1.2 GH80A熱軋、鍛制及冷拉棒材、軋制環(huán)形件規(guī)定的性能見表3-3。

表3-3

    注：對直徑不小于100mm的棒材，力學新跟能夠試樣允許在90mm方坯上切取。

3.1.3 GH80A熱軋板材、冷軋薄板和帶材規(guī)定的性能見表3-4。

3.1.4 GH80A生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)

3.1.4.1 GH80A渦輪葉片用熱軋棒材750℃的持久性能統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-5。

表3-4

    注：持久試驗可在板坯或帶坯上進行。

表3-5

3.1.4.2 GH80A熱軋棒材性能統(tǒng)計處理結(jié)果見表3-6。

表3-6

    注：合金冶煉工藝為真空感應加電渣重熔。

    3.2 GH80A室溫及各種溫度下的力學性能

3.2.1 GH80A拉伸性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標準熱處理后的典型拉伸性能見表3-7。

 表3-7[1]

    3.3 GH80A持久和蠕變性能

3.3.1 GH80A高溫持久性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標準熱處理后的持久強度見表3-8。

表3-8[1]

3.3.2 GH80A高溫蠕變性能 渦輪葉片用棒材經(jīng)標準熱處理后的典型蠕變性能見表3-9。

    3.4 GH80A疲勞性能 

    3.4.1 GH80A高周疲勞 渦輪葉片用棒材經(jīng)標準熱處理后不同溫度下平均應力為零的彎曲疲勞強度見表3-10。

    3.5 GH80A彈性性能

3.5.1 GH80A彈性模量 見表3-11。

表3-9[1]

表3-10

表3-11[2]

四、GH80A組織結(jié)構(gòu)

4.1 GH80A相變溫度                                       

4.2 GH80A時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3 GH80A合金組織結(jié)構(gòu) 葉片毛坯按不同熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃±10℃,8h,空冷處理：在1080℃時基體中的γ′相和一些M7C3及M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750～1000℃析出，也能獨立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃,8h,空冷處理后，晶界上呈現(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6，晶內(nèi)有γ′相和MC。

1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷處理：合金在固溶組織的基礎(chǔ)上經(jīng)700℃±5℃,16h時效，晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6，晶內(nèi)的γ′相也長大成球形質(zhì)點[4]。

五、GH80A工藝性能與要求

5.1 GH80A成形性能 

5.1.1 GH80A鍛造 合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120～1150℃，開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。

5.1.2 GH80A熱軋板 軋制加熱溫度1120～1150℃，停軋溫度不低于930℃[2]。

5.1.3 GH80A渦輪葉片的鍛造 渦輪葉片用毛坯應按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑，待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱，裝爐溫度800℃±20℃，保溫60miN，加熱溫度1090℃±10℃，保溫35miN，開鍛溫度1090℃，停鍛溫度950℃，在臥鍛機上頂鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應進行固溶處理，加熱溫度1130℃±10℃，保溫60miN，空冷。吹砂后，再按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑，烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進行裝爐、加熱、保溫，并在曲柄壓力機上進行終鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。

5.2 GH80A焊接性能 合金可以進行自動對接氬弧焊和縫焊。

5.2.1 GH80A不加焊絲的自動鎢極氬弧焊（對接）規(guī)范見表5-1。

表5-1[2]

注：焊前用砂布打磨試樣并用丙酮清洗，厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲，一次焊接成形。

5.2.2 GH80A縫焊規(guī)范見表5-2。

表5-1[2]

5.2.3 GH80A焊接接頭的力學性能見表5-3。

表5-3[2]

    注：本表數(shù)據(jù)時兩批板材，每批2個試樣的拉伸試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

5.3 GH80A零件熱處理工藝 零件的熱處理工藝按相應的材料技術(shù)標準的熱處理制度進行。對于板材、帶材的沖壓成形件，在每成形一次后需進行中間真空退火，1060℃±10℃,10miN,氬氣風扇冷卻，零件的終熱處理是在真空爐中進行時效處理，750℃±10℃,4h,氬氣風扇冷卻。對于葉片在固溶后（時效前）制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應按規(guī)定的要求進行氬氣或氫氣保護表面退火，退火溫度1070～1090℃。

5.4 GH80A表面處理工藝

5.5 GH80A切削加工與磨削性能 GH80A具有良好的機加工性能，全熱處理狀態(tài)具有好的機加工性能。