GH93鎳基變形高溫合金

中國牌號：GH93
美國牌號：Nimonic93
法國牌號：NCK2OTA
 
一、GH93概述
    GH93是含有較高的鈷和鉻的沉淀硬化鎳基合金，具有較高的強度和較好的組織穩(wěn)定性，在815℃以下使用，綜合性能良好。用于航空發(fā)動機的渦輪葉片，小型發(fā)動機渦輪盤和緊固件。該合金熱加工塑性良好，可以供應板材、棒材和鍛件。
    1.1 GH93材料牌號 GH93。
    1.2 GH93相近牌號 Nimonic93(英國),NCK2OTA(法國）。
    1.3 GH93材料的技術標準
    1.4 GH93化學成分  見表1-1。
                                  表1-1%

C

Cr

Ni

Co

Al

Ti

Fe

B

Mn

Si

P

S

Cu

Pb

≤0.13

18.0～21.0

余量

15.0～21.0

1.0～2.0

2.0～3.0

≤1.00

≤0.02

≤1.00

≤1.00

≤0.015

≤0.015

≤0.20

≤0.0025

    注：B按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 GH93熱處理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
    1.6 GH93品種規(guī)格與供應狀態(tài) 可以供應d20～22mm熱軋棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下鍛材和鍛件，板材為固溶狀態(tài)交貨，其它品種均為鍛態(tài)和軋制狀態(tài)交貨。
1.7 GH93熔煉與鑄造工藝 真空感應熔煉＋真空電弧或電渣重熔工藝。
    1.8 GH93應用概況與特殊要求 該合金制造的航空發(fā)動機零部件，在英國及法國有所采用，國內(nèi)用其制造自由渦輪、墊片、墊圈、鎖片等。
二、GH93物理及化學性能    
    2.1 GH93熱性能                                        
    2.1.1 GH93熔化溫度范圍  1360～1390℃。
2.1.2 GH93熱導率  見表2-1。
                                             表2-1

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

λ/(W/(m·℃))

11.47

12.77

14.44

15.99

17.54

18.97

20.64

22.32

23.99

25.83

27.88

    2.1.3 GH93比熱容 見表2-2。
                                             表2-2

θ/℃

20

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

c/(J/(kg.℃))

446

467

494

520

547

572

600

626

652

679

706

2.1.4 GH93線膨脹系數(shù) 見表2-3。
                                             表2-3

θ/℃

16～100

16～200

16～300

16～400

16～500

16～600

16～700

α/10-6℃-1

11.91

12.97

13.52

14.10

14.49

14.99

15.61

2.2 GH93密度  ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93電性能 
2.4 GH93磁性能 合金無磁性。
2.5 GH93化學性能 
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蝕性能 合金具有良好的耐熱腐蝕能力。
                                             表2-4

θ/℃

700

800

900

氧化速率/(g/(m2·h))

0.0398

0.0236

0.1435

注：試驗方法按YB48-1964。
 
 
 
三、GH93力學性能
3.1 GH93技術標準規(guī)定的性能 見表3-1。
3.1.1 GH93室溫拉伸性能生產(chǎn)檢驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理結果見表3-2。
                                             表3-1
 

品種

拉伸性能

HBS

持久性能

θ/℃

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

不小于

鍛材
軋材

20

1080

685

20

290

700
815

588
294

30
30

5
7

                                                                              表3-2

品種

統(tǒng)計數(shù)

σb/MPa

σP0.2/MPa

A

B

S

A

B

S

鍛材
軋材

100
100

1115
1140

1155
1185

1080
1080

700
725

740
765

685
685

注：長城鋼廠三分廠數(shù)據(jù)。

四、GH93組織結構
      4.1 GH93相變溫度 γ′相開始溶解溫度為950℃。
4.2 GH93時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 GH93合金組織結構 在奧氏體基體上析出γ′相，M23C6型碳化物呈鏈狀分布在晶界，MC型碳化物主要以顆粒狀分布于晶內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)M7C3型碳化物。
五、GH93工藝性能與要求
5.1 GH93成形性能 該合金熱加工塑性良好，在1050～1150℃溫度范圍內(nèi)，允許鐓粗變形量為80%而不開裂。鍛造開坯加熱溫度1130～1150℃，終鍛溫度不低于950℃，軋制加熱溫度1150～1170℃，終軋溫度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氬弧焊聯(lián)接，固溶狀態(tài)焊接性尚好，焊后應消除應力并進行時效處理。 
5.3 GH93零件熱處理工藝 渦輪盤坯料可以先經(jīng)固溶處理，機加工后在氬氣保護下進行時效處理，也可以用餅坯經(jīng)完全熱處理后進行機加工。坯料單層平放在熱處理加熱爐均溫區(qū)緩慢升溫，冷卻時出爐后分散冷卻。
5.4 GH93表面處理工藝 渦輪盤榫槽部分可以采用電拋光或噴丸處理。
5.5 GH93切削加工與磨削性能 該合金在固溶狀態(tài)切削性能優(yōu)于時效狀態(tài)。