服務(wù)熱線：4007-1100-10
中國牌號：GH141/GH4141
美國牌號：UNSN07041/Rene′41/R41/
Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/
HynessalloyR41/J1610
一、GH141概述
GH141是是沉淀硬化型鎳基變形高溫合金，在650～950℃范圍內(nèi)，具有高的拉伸和持久蠕變強度和良好的抗氧化性能。由于合金中鋁、鈦、鉬含量較高，鑄錠開坯比較困難，但變形后的材料具有較好的塑性，在退火狀態(tài)下可以冷成形，也可進(jìn)行焊接，焊接部件熱處理時易產(chǎn)生應(yīng)變時效裂紋。合金的品種有薄板、帶、絲、盤件、環(huán)形件、鍛件、棒材、和精密鑄件等，適合于制造在870℃以下要求有高強度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天發(fā)動機高溫零部件。
1.1GH141材料牌號GH141(GH4141)。
1.2GH141相近牌號UNSN07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610(美國）。
1.3GH141材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4GH141化學(xué)成分見表1-1。
表1-1%
C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | B | Fe | Zr | Mn | Si | P | S | Cu |
不大于 | ||||||||||||||
0.06～0.12 | 18.0～20.0 | 余 | 10.0～12.0 | 9.00～10.50 | 1.40～1.80 | 3.00～3.50 | 0.003～0.010 | 5.00 | 0.07 | 0.50 | 0.50 | 0.015 | 0.015 | 0.50 |
注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。1.5GH141熱處理制度見表1-2。
表1-2
品種 | 熱處理制度 |
（航空）圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、棒、板材 | 規(guī)范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷 |
（航天）棒、盤件 | 規(guī)范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷 |
規(guī)范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷 | |
板材 | 規(guī)范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷 |
規(guī)范Ⅴ:1080℃,保溫不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷 |
1.6GH141品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)可提供各種規(guī)格的圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、薄板、帶材、棒材、鍛件和精密鑄件等。板材于固溶狀態(tài)交貨，棒材和鍛件不經(jīng)熱處理交貨。
1.7GH141熔煉與鑄造工藝合金采用真空感應(yīng)熔煉、真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝。
1.8GH141應(yīng)用概況與特殊要求該合金廣泛用于制造航空、航天發(fā)動機高溫承力零部件，如導(dǎo)向葉片、燃燒室、渦輪、導(dǎo)向器高溫承力件、軸、盤、葉片和緊固件等，板材焊接件熱處理時的應(yīng)變時效裂紋，可采用焊前過時效處理或在焊前控制固溶處理后的冷卻速度的方法來解決，焊后再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理。
二、GH141物理及化學(xué)性能
2.1GH141熱性能
2.1.1GH141熔化溫度范圍1316～1371℃[2]。
2.1.2GH141熱導(dǎo)率見圖2-1。
表2-1
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
λ/(W/(m·℃)) | 8.37 | 10.47 | 12.56 | 15.07 | 17.17 | 19.56 | 21.35 | 23.45 | 25.96 |
2.1.3GH141線膨脹系數(shù)見圖2-2。
表2-2
θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
α1/10-6℃-1 | 10.54 | 11.69 | 12.24 | 12.78 | 13.08 | 13.48 | 14.21 | 14.97 | 15.91 |
2.2GH141密度ρ=8.27g/cm3。
2.3GH141電性能δ2mm板材的室溫電阻率見表2-3。
表2-3
狀態(tài) | ρ/(10-6Ω.m) | 狀態(tài) | ρ/(10-6Ω.m) |
熱軋 | 1.31 | 1175℃,0.5h,空冷 | 1.33 |
1065℃,4h,空冷 | 1.25 | 1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷 | 1.34 |
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷 | 1.27 |
2.4GH141磁性能見表2-4。
表2-4
狀態(tài) | 20℃下300Οe時的磁導(dǎo)率/(H/m) |
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷 | ＜1.002 |
1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷 | ＜1.002 |
2.5GH141化學(xué)性能
2.5.1GH141抗氧化性能在空氣介質(zhì)中的氧化速率見表2-5。
表2-5
表面狀態(tài) | θ/℃ | 不同時間氧化速率/(g/(m2·h)) | 表面狀態(tài) | θ/℃ | 不同時間氧化速率/(g/(m2·h)) | ||||||||
25h | 50h | 75h | 100h | 200h | 25h | 50h | 75h | 100h | 200h | ||||
磨光 | 900 | 0.240 | 0.150 | 0.120 | 0.095 | 0.066 | 磨光 | 1100 | 1.360 | 0.870 | 0.750 | 0.680 | 0.490 |
磨光 | 1000 | 0.610 | 0.410 | 0.320 | 0.260 | 0.182 | W-2涂層 | 1100 | 0.496 | 0.494 | 0.413 | 0.356 | --- |
三、GH141力學(xué)性能
3.1GH141技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能
3.1.1GH141圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1
材料標(biāo)準(zhǔn) | 品種 | 熱處理制度 | 拉伸性能 | HBS | 持久性能 | |||||||
θ/℃ | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ/% | ||||
Q/5B4027-1992 Q/3B4060-1992 | 圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材 | 1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷 | 760 | ≥835 | ≥620 | ≥12 | ≥15 | ≥283 | 900 | 172 | ≥20 | - |
注：1環(huán)形件經(jīng)退火處理后的室溫硬度HBS≤363。
2經(jīng)固件和時效處理后的室溫硬度HRC≥30(HBS≥283)。
3.1.2GH141緊固件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-2。
表3-2
材料標(biāo)準(zhǔn) | 品種 | 熱處理制度 | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||||
θ/℃ | σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | |||
Q/6S1033-1992 | 緊固件 | 冷拉后1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷 | 20 | ≥1070 | - | ≥8 | ≥10 | 730 | 586 | ≥30 |
760 | ≥870 | - | ≥8 | ≥10 | ||||||
3.1.3GH141d90mm棒材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-3。
表3-3
熱處理狀態(tài) | θ/℃ | 拉伸性能 | HBS | 沖擊韌性 | 持久性能 | ||||||||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | aKV/(kJ/m2) | σ/MPa | t/min | |||||||
不小于 | |||||||||||||
1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷 | 20 | 1175 | 880 | 12 | 12 | 340 | 147 | ||||||
800 | 735 | 635 | 15 | 20 | - | 588 | 90 | ||||||
3.1.4GH141板材、帶材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-4。
表3-4
熱處理制度 | 厚度/mm | θ/℃ | 拉伸性能 | HRC | ||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | ||||
1080℃，保溫不小于2.4min/mm,空冷 | 0.4～2.9 | 20 | ≤1170 | ≤690 | ≥30 | ≤30 |
≥2.9～4.0 | 20 | ≤1240 | ≤795 | ≥30 | ≤30 | |
固溶處理＋760℃，16h，空冷 | ≤0.50 | 20 | ≥1105 | ≥825 | ≥6 | ≥35 |
760 | ≥895 | ≥760 | ≥3 | - | ||
>0.50 | 20 | ≥1170 | ≥895 | ≥10 | ≥35 | |
760 | ≥965 | ≥760 | ≥3 | - | ||
四、GH141組織結(jié)構(gòu)
4.1GH141相變溫度合金熱處理后，組織中析出相的相變溫度范圍見表4-1。
表4-1
析出相 | γ′ | M6C | M23C6 | MC | μ | σ |
相變溫度范圍/℃ | <1052 | 760～1149 | 760～901/982 | 796～1149 | 870～980 | 760～982/1038 |
4.2GH141時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.2.1GH141鑄態(tài)試樣經(jīng)1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同溫度保濕1h，析出相數(shù)量和溫度的關(guān)系見圖4-2。
4.2.2GH141經(jīng)1200℃,2h固溶處理后，再在760～1200℃時效2～96h,析出相數(shù)量和時效溫度的關(guān)系見圖4-2。
4.2.3GH1415000h長期時效后，合金中析出相數(shù)量的變化見圖4-3。
4.3GH141合金組織結(jié)構(gòu)合金在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織除γ基體外，還存在γ′、M6C、M23C6、MC，長期時效后有μ相析出。
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