该合金在国外广泛用于航空发动机及地面燃气涡轮上在650℃以下工作的转动件和紧固件,使用寿命较长。国内也已在航空发动机上使用,是经过使用考验的成熟合金。
合金锻造进,若工艺参数选择或操作不当时,其性能会显示明显的方向性,并可能引起缺口敏感,但只要严格工艺,就不会出现此现象。该合金膨胀系数接近铁素体型热强合金钢,使得两种材料能够连接面对热账没有特殊规定。
GH901(GH2901)
Incoloy901(美国),Nimonic901(英国),Z8NCDT42(法国),2.4662(德国)
WS9-7029坯-1996《GH901合金轴用棒材》
WS9-7029盘坯-1996《GH901合金转动件用饼坯》
WS9-7029锻件-1996《GH901合金盘、轴锻件》
WS9-7031-1996《GH901合金热轧和锻制棒材》
WS9-7031环坯-1996《GH901合金轧环件件用环坯》
WS9-7031环件-1996《GH901合金轧环件》
WS9-7031-1996《GH901合金闪光焊接环形件型材》
表1-1
C | Cr | Ni | Mo | Al | Ti | Fe | B |
0.02~0.06 | 11.0~14.0 | 40.0~45.0 | 5.0~6.5 | ≤0.30 | 2.8~3.1 | 余 | 0.01~0.02 |
Mn | Si | P | S | Cu | Bi | Pb | Ag |
不大于 | 不大于 | 不大于 | 不大于 | 不大于 | 不大于 | 不大于 | 不大于 |
0.50 | 0.40 | 0.020 | 0.008 | 0.20 | 0.0001 | 0.001 | 0.0005 |
2.1.1、GH901 熔化温度范围熔点为1360℃
2.1.2、GH901 热导率
表2-1
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/(W/(m·C)) | 12.0 | 13.5 | 15.1 | 16.7 | 18.2 | 19.8 | 21.2 | 22.8 | 24.3 | 25.1 |
2.1.3、GH901 线膨胀系数
表2-2
θ/℃ | 20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~500 | 20~600 | 20~700 | 20~800 | 20~900 |
α/10-6C-1 | 13.5 | 14.0 | 14.4 | 14.9 | 15.1 | 15.2 | 15.5 | 16.0 | 16.5 |
2.1.4、GH901 热扩散率
表2-3
θ/℃ | 20 | 100 | 150 | 250 | 350 | 450 | 550 | 650 | 950 |
Q/(10-6m2/S)) | 2.66 | 2.93 | 3.00 | 3.18 | 3.47 | 3.73 | 3.78 | 4.02 | 4.11 |
ρ=8.21g/cm3
表2-4
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
p/(10-6Ω.M)) | 1.073 | 1.095 | 1.132 | 1.162 | 1.199 | 1.229 | 1.254 | 1.275 | 1.309 | 1.316 |
合金无磁性
2.5.1、GH901 抗氧化性能在空气介质中试验100h后的氧化速率
表2-5
θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
氧化速率/(g/(m3·h)) | 0.0072 | 0.0140 | 0.0522 | 0.1665 | 0.2367 |
2.5.2、GH901耐腐蚀性能合金在溶液中容易产生点耐蚀。
合金具有良好的热成型性能。
较大的钢锭不允许直接冷至室温,而应热搬运直接移入锻造加热炉,以防止冷却和再加热时通过时效温度区间。铸锭应锻成zui大边长为205mm方坯,而后快冷及修整。 锻造时应严格控制工艺参数,防止出现粗细晶粒严重不均匀(两者有明显的界线)现象,保证性能稳定。
可以进行氩弧焊,采用GH901合金焊丝。
发动机涡轮盘热处理加热应避免加热速度过快。
各元素的在钢中的作用:
1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲
击性降低,当碳含量X过0.23%时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量YI般不X过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量X过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能。
3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,YI般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较YI般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在YI般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,YOU质钢要求更低些。
5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,YOU质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、 钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
10、钒(V):钒是钢的YOU良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量X过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
16、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属,但他们的氧化物很像“土”,所以习惯上称稀土。钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。
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