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上海隆繼金屬集團有限公司
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GH738鎳基高溫合金
概述：
GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金，具有良好的耐燃氣腐蝕能力、較高的屈服強度和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩定。廣泛用于發動機轉動部件，使用溫度不高于815℃。可以生產冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。
GH738
中國牌號：GH738鎳基高溫合金
美國牌號：Waspaloy
法國牌號：NC20K14
一、GH738鎳基高溫合金概述：
GH738是以γ′相沉淀硬化的鎳基高溫合金，具有良好的耐燃氣腐蝕能力、較高的屈服強度和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩定。廣泛用于發動機轉動部件，使用溫度不高于815℃。可以生產冷軋和熱軋板材、管材、帶材、絲材和鍛件、鑄件、緊固件。
1、GH738材料牌號：GH738
2、GH738相近牌號：Waspaloy(美國)，NC20K14(法國)
3、GH738材料的技術標準：
4、GH738化學成分： 見表1-1。
表1-1 %
C≤ | Si≤ | Mn≤ | P≤ | S≤ | Cr≥ | Ni≥ | Mo≥ | Cu≤ |
0.03-0.10 | 0.15 | 0.10 | 0.015 | 0.015 | 18.0-21.0 | 余量 | 3.5-5.0 | 0.10 |
其他 | N≤ | Al≤ | Ti≤ | Fe≤ | Co≤ | B≤ | Zr≤ | Nb≤ |
- | 1.20-1.60 | 2.75-3.25 | 2.00 | 12.0-15.0 | 0.003-0.01 | 0.02-0.08 | - |
注：微量雜質為ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。
5、GH738熱處理制度：1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。
6、GH738品種規格和供應狀態：可生產棒材、型材、鍛坯、環形件、厚板、薄板、帶材、管材、絲材、砂型鑄件、精密鑄件和緊固件等，通常不經熱處理交貨，板材固溶處理后交貨。
7、GH738熔煉和鑄造工藝： 采用真空感應熔煉加真空電弧重熔工藝。
8、GH738應用概況與特殊要求： 該合金在國外廣泛用于發動機和燃氣輪機，主要用作渦輪葉片及渦輪盤等轉動件，有成熟的使用經驗。由于該合金含鈷較高，在國內較少采用。
二、GH738物理及化學性能：
1、GH738熱性能：
(1)、GH738熔化溫度范圍：1330～1360℃。
(2)、GH738熱導率：見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
λ/(W/(m·℃)) | 16.8 | 18.3 | 20.2 | 22.4 | 24.1 | 25.3 | 28.0 |
(3)、GH738比熱容 見表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
c/(J/(kg.℃)) | 515 | 540 | 573 | 603 | 640 | 665 | 707 |
(4)、GH738線膨脹系數： 見表2-3
表2-3[1]
θ/℃ | 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 |
α/10-6℃-1 | 12.47 | 12.73 | 13.04 | 13.53 | 13.97 | 14.47 | 15.05 | 15.68 | 15.95 |
2、GH738密度：ρ=8.22g/cm3。
3、GH738電性能：
4、GH738磁性能：合金無磁性。
5、GH738化學性能：
(1)、GH738抗氧化性能：合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表2-4。
(2)、GH738耐腐蝕性能：合金抗鹽霧腐蝕能力良好。
表2-4[1]
θ/℃ | 900 | 1000 |
氧化速率/(g/(m2· h)) | 0.083 | 0.226 |
三、GH738力學性能：GH738技術標準規定的性能：見表3-1。
表3-1
拉伸性能 | HBS | 持久性能 | |||||||
θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
不小于 | 不小于 | ||||||||
815 | 608 | 20 | 32 | 299～387 | 815 | 328 | 23 | 8 | |
四、GH738組織結構：
1、GH738相變溫度：合金中γ′相的溶解溫度為980～1050℃，開始從基體中析出溫度為630℃，析出峰值溫度為800℃。合金中M23C6碳化物相的開始析出溫度為700℃，*溶解溫度為1020℃。
2、GH738時間-溫度-組織轉變曲線：
3、GH738合金組織結構：
經標準熱處理后，除奧氏體基體外，該合金經650℃和730℃長期時效至3000h，γ′相的數量變化不明顯，分別約有3%和1%左右的補充析出，γ′相大小分別從146nm長大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6轉化，碳化物總量略有增加，從時效前占基體總量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在長期時效過程中無新相析出，組織穩定。
五、GH738工藝性能與要求：
1、GH738成型性能：
(1)、GH738合金塑性圖見圖5-1。
(2)、GH738合金的再結晶圖見圖5-2。
(3)、GH738該合金熱加工塑性良好，是比較好成形的鎳基高溫合金。鍛造開坯加熱溫度1150～1170℃，適宜的熱加工溫度為1040～1170℃，終鍛溫度不低于1000℃。渦輪葉片鍛造溫度通常采用1070～1110℃范圍，模鍛小變形量應大于25%。應避免在高溫（1180℃）下小變形量（約10%）熱加工，此時可能在晶界上形成連續的MC型碳化物薄膜，導致缺口敏感。在較低溫度下（980～1080℃）熱變形，晶界上很少形成MC碳化物薄膜，只有不連續的M23C6型碳化物，熱處理后可獲得均勻的4～5級晶粒度，綜合性能良好。
2、GH738零件熱處理工藝： 零件熱處理時應注意防止零件表面元素貧化，加熱應均勻。
3、GH738表面處理工藝： 該合金用做渦輪葉片和渦輪盤等轉動件時，為了提高疲勞性能，進行氬氣保護消除應力退火，以及噴丸處理。為提高渦輪葉片耐燃氣腐蝕及熱疲勞性能，可進行擴散滲鋁處理。
六、GH738品種規格與供應狀態：
1、品種分類：GH738無縫管、GH738鋼板、GH738圓鋼、GH738鍛件、GH738法蘭、GH738圓環、GH738焊管、GH738鋼帶、GH738絲材及GH738配套焊材。
2、交貨狀態：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態、表面磨光或車光；帶材經冷軋、固溶軟態、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態交貨。
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