GH5605GH605.docx

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GH5605GH605

上海钢研-张工：

158–0185-9914

高温合金分为三类材料：

760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，抗拉强度800MPa。

或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。

按照现有的理论，760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。

按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。

按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。

高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。

760℃高温材料变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。

按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

GH后位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金2、时效硬化型铁基合金3、固溶强化型镍基合金4、钴基合金GH后，二，三，四位数字表示顺序号。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900～1300℃，高抗氧化温度达1320℃。

例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。

固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡与叶片等结构件。

制作涡的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。

例如：

GH4169合金，在650℃的高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：

GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

　　上海商虎具备交货及时，按需轧制，按需切割加工的供货能力，确保准确快速地为用户提供合格优质的高端产品。

我们的特长是专业于高端进口材料的供应，无论是板材，带材，棒材，管材（焊管、无缝管），还是管件，法兰，钢板切割件（厚2-200mm），不论您是需要1公斤还是10吨，我们都有能力通过自有库存或空运，海运及时为您供货。

我们提供的材料已广泛用于高温、强腐蚀等复杂环境，代表行业主要为：

热处理、冶炼、环保、、造纸、压力容器、热交换、电炉、电力设备等。

合号

国外同类合金

材        料        特        点

GH3030

эи435

合金在800℃以下有满意的热强性和高的塑性，具有良好的抗氧化、热疲劳、冷冲压和焊接工艺性能。

GH4033

эи437

合金在700~750℃具有足够的高温强度，在900℃以下具有良好的抗氧化性，合金的冷热加工性能良好。

GH33A

在GH33合金的基础上进一步合金化，使合金具有良好的综合性能，晶粒均匀细小，屈服强度高，易于热加工成型，使用温度在750℃以下。

GH33B

在GH33A的基础上添加微量元素，进一步提高合金的塑性和持久寿命，了合金的缺口敏感性。

GH37

эи617

合金在850℃以下使用具有高的热强性、良好的综合性能和组织稳定性。

GH3039

Эи602

合金在800℃以下有中等的热强性和良好热疲劳性能，1000℃以下抗氧化性能良好，长期使用组织稳定，还具有良好的冷成型和焊接性能。

GH3044

Эи868

固溶强化的抗氧化合金，在900℃以下具有高的塑性和中等热强性，具有优良的抗氧化性能和良好的冲压、焊接工艺性能，长期使用组织性能稳定。

GH4049

Эи929

合金为高合金化的镍基难变形高温合金，在1000℃以下具有良好的抗氧化性能，950℃以下具有较高的高温强度

GH80A

Nimonic80A

合金成分简单，性能与GH33合金相当，组织细小，热加工温度范围宽，热加工塑性好。

GH98

Эп99

是一种高合金化、高热强性的弥散强化合金，使用温度高达1000℃，用于涡轮导向叶片，加力燃烧室材料。

900℃以下有好的抗氧化性能、冷热疲劳性能及焊接性能。

。

。

GH99

эп693

高合金化的镍基时效合金，有较高的热强性，900℃以下可以长期使用，高工作温度可达1000℃，合金的组织稳定，具有满意的冷热加工成型和焊接工艺性能。

GH105

Nimonic105

可制造航空发动机的高温涡轮叶片，对振动、燃气腐蚀、应力扭曲、弯曲等复杂应力的耐受能力好。

GH128

合金具有高的塑性，较高的持久蠕变强度以及良好的抗氧化性和冲压、焊接性能。

其综合性能优越，可在950℃以下长期使用。

GH141

Rene41

合金在650~900范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能，

GH145

InconelX-750

合金在980℃以下具有良好的强度，良好的抗腐蚀和抗氧化性能，而且也有较好的低温性能，成型性能也好，主要用作航空和工业燃气轮机部件。

GH163

C263

合金在800℃以下使用时具有较高的屈服强度和蠕变强度，良好的冷热疲劳性能，应变时效裂纹倾向性小。

合金的塑性及冷热加工成型性能、焊接性能好，在540~870温度范围内有极好的强度。

用于航空发动机及燃气轮机的燃烧筒、安装边及其他承力部件。

GH182

HastelloyC4

合金在650~1040温度范围内具有好的高温稳定性，好的韧性和耐蚀性，其基本耐蚀性能与NS334相同

GH199

эп199

该合金具有较高的高温强度，优良的抗氧化性能和一定的可焊性能，可在950℃下长期使用。

GH202

эп202

合金具有较高的强度和塑性，满意的成型性能和焊接性能，以及良好的耐腐蚀抗氧化性能，合金在-253~850℃范围内组织性能稳定，是深冷和高温条件使用的多用途合金。

GH220

эп220

高合金化、高性能的镍基难变形合金

GH230

固溶强化的抗氧化合金，在1200℃以下具有高的热强性，具有优良的抗氧化性能和良好的冲压、焊接工艺性能，长期使用组织性能稳定。

是我国使用温度高的合金之一。

GH500

Udimet500

合金采用高Al高Ti沉淀强化的时效合金，具有高的屈服强度和断裂强度，应用于直升机的发动机涡部分。

GH520

Udimet520

该合金是一种合金化程度较高的沉淀强化镍基合金，可在980℃以下长期使用，在高温下具有良好的抗拉强度、较高的高温硬度和好的抗氧化性能。

GH536

HastelloyX

合金性能水平与GH3044合金相当，适用于制作在900℃以下长期使用的航空发动机燃烧室及其它高温部件。

GH586

为我国自行研制的难变形镍基高温合金，合金在-196℃~800℃范围内，具有高的屈服强度和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能，现阶段国内综合性能好的涡材料。

在1050℃以上对钠盐的耐蚀能力稍差。

GH600

Inconel600

固溶强化的耐热耐蚀合金，具有良好的抗高温腐蚀性能、抗氧化性能、冷热加工性能、低温机械性能、冷热疲劳性能。

650℃下具有较高的强度，成型性好，易于焊接。

GH625

Inconel625

合金具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，从低温到980℃具有良好的拉伸性能和疲劳性能，以及耐盐雾气氛下的应力腐蚀。

GH648

эп648

高铬合金，在高温条件下具有良好的耐蚀性能和综合力学性能。

GH698

эи698

>在550~800℃范围内具有高的持久强度和良好的综合性能，与Waspaloy合金性能水平相当。

GH708

эп708

新型镍基时效合金，该合金具有较高的高温强度，优良的抗氧化性能和一定的可焊性能，可在900℃下长期使用。

GH864

Waspalloy

合金在540~815℃温度范围内具有良好的耐燃气腐蚀能力、较高的屈服强度和疲劳性能，工艺塑性良好，组织稳定。

GH742

эп742ид

合金在750~950℃具有良好的高温性能，是目前变形高温合金中合金化程度高的涡材料，在大推力航空发动机上广泛应用。

上海钢研-张工：

158–0185-9914

GH5605钴基高温合金简介

合金中组成相的结构和性质对合金的性能起决定性的作用。

同时,合金组织的变化即合金中相的相对数量、各相的晶粒大小，形状和分布的变化，对合金的性能也发生很大的影响。

因此,利用各种元素的结合以形成各种不同的合金相,再经过合适的处理可能满足各种不同的性能要求.下面上海商虎带大家从不同的角度了解一下GH5605金属特性:

一、GH5605材料说明

GH5605是以20Cr和15W固溶强化的钴基高温合金，在815℃以下具有中等的持久和蠕变强度，在1090℃以下具有优良的抗氧化性能，同时具有满意的成形、焊接等工艺性能。

适用于制造航空发动机燃烧室和导向叶片等要求中等强度和优良的高温抗氧化性能的热端高温零部件。

也可在航天发动机和航天飞机上使用。

可生产供应各种变形产品，如薄板、中板、带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。

1.1GH5605材料牌号GH5605。

1.2GH5605相近牌号L605,HS25,WF-11,AlS1670,UNSR30605（美国）、KC20WN（法国）。

1.3GH5605材料的技术标准

WS97053-1996《GH5605合金热轧板材、冷轧薄板和带材》

Q/5B4021-1992《GH5605合金环形锻件技术条件》

Q/5B4031-1992《GH5605合金棒材》

Q/5B4032-1992《GH5605合金带材》

Q/5B4033-1992《GH5605合金带材（硬态）》

Q/5B4059-1992《GH5605高温合金冷拉焊丝》

1.4GH5605化学成分

C0.05～0.15

Cr19.0～21.0

Ni9.0～11.0

W14.0～16.0

Co余量

Mn1.0～2.0

Fe≤3.0

Si≤0.40

P≤0.04

S≤0.03

1.5GH5605热处理制度板材、带材:

1175～1230℃,快速冷却;环形件:

1175～1230℃,保温不少于15min,水冷或快速空冷;棒材（机加工用）:

1175～1230℃,快速冷却。

1.6GH5605品种规格与供应状态可以供应δ≤14mm的热轧中板、δ≤4mm的冷轧板材、δ0.05～0.80mm的冷轧带材、δ0.20～0.80mm的冷硬带材、d0.2～10.0mm的焊丝、d≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件。

中板和薄板经固溶、碱酸洗、切边后供应;带材经固溶、碱酸洗、切边后成卷供应;冷硬带材经固溶、冷轧、退火、抛光和切边后供应;焊丝以硬态、半硬态、固溶加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货,也可以直条交货;环形件经固溶处理粗加工或除氧化皮后供应;机加工用棒材经退火后酸洗或磨光后供应,热加工用棒材可经退火并磨光后交货。

1.7GH5605熔炼与铸造工艺合金采用电弧炉或非真空感应炉熔炼后再经电渣重熔,或采用真空感应熔炼加电渣重熔。

1.8GH5605应用概况与特殊要求主要在引进机种上使用,用于制造导向叶片、涡轮外环、外壁、涡流器、封严片等高温零部件。

该合金对硅含量很敏感,硅可促使合金在760～925℃之间暴露时形成Co2W型L相,从而使合金的室温塑性下降,因此合金中的硅含量应控制小于0.4%。

二、GH5605物理及化学性能

2.1 GH5605热性能

2.1.1 GH5605熔化温度范围  1330～1410℃[1]。

2.1.2 GH5605热导率  见图2-1。

2.1.3 GH5605比热容合金于20～100℃时的比热容c=377J/（kg·℃）[1,2,3]。

2.1.4 GH5605线膨胀系数见表2-1。

表2-1[4]

θ/℃

20-200

20-400

20-500

20-600

20-700

20-800

20-900

20-1000

20-1100

α/10-6℃-1

12.9

13.8

14.2

14.6

15.1

15.7

16.3

17.0

17.8

2.2 GH5605密度 ρ=9.13g/cm3[1,3]。

2.3 GH5605电性能

2.3.1 GH5605不同温度的电阻率见表2-2。

2.3.2 GH5605冷加工量为25%的合金在低温下的电阻率见图2-2。

2.4 GH5605磁性能合金无磁性。

表2-2[2]

θ/℃

25

400

800

1000

ρ/（10-6Ω·m）

2.30

2.62

2.87

2.91

2.5 GH5605化学性能

2.5.1 GH5605抗氧化性能

2.5.1.1 GH5605合金适合在喷气发动机和燃气涡轮的环境中工作,在间断式条件下工作时抗氧化和碳化的最低温度为870℃,在空气条件下连续工作时可耐1090℃的高温。

合金也可在海洋气氛中工作。

 2.5.1.2 GH5605在760～1200℃的静止空气中作抗氧化试验时的氧化增重见图2-3。

2.5.1.3 GH5605在静止空气中作抗氧化试验时的氧化深度见表2-3。

表2-3[1]

氧化条件

氧化深度/（mm/单边）

θ/℃

t/h①

氧化皮

沿晶氧化

合金贫化层

总深度②

850

950

500

500

0.005

0.010

0.008

0.020

0.008

0.038

0.013

0.048

1000

500

1000

5000

10000

0.025

0.018

0.051

0.051（0.051）③

0.025

0.091

0.102

0.102

0.056

0.091

0.102

0.102

0.081

0.109

0.153

0.203

1150

500

3000

0.041

-

0.038

-

0.076

-

0.117

4.445

①500h,3000h用的试样为直径6.35～12.7mm的圆试样,其余试样为厚1.5～2.0mm的试片。

②总深度为氧化皮加上沿晶氧化或合金贫化层深度中的较大者。

③括号中为剥落的氧化皮深度。

2.5.1.4 GH5605由d12.7mm的棒材加工的楔形试样,在炉中1090℃的静止空气中加热3min,在空气中冷却不少于3min。

循环试验总共为2000周（在高温下时间为100h）;另一组试样在旋转式的燃烧装置中作循环试验,转速为1000r/min,在温度为1090℃的0.3马赫数的冷空气吹3min,试验后试样的重量变化见图2-4。

2.5.1.5 GH5605GH5605、GH5188和GH3536三种合金的楔形试样,在炉中的高温静止空气中在指定温度下试验1h后,在空气中冷却不小于40min,总的循环次数为100周;另一组试样在旋转式的燃烧装置中作循环试验,转速为1000r/min,在指定温度下于0.3马赫的冷空气吹3min,交替试验100周后试样的重量损失见图2-5。

2.5.1.6 GH5605退火的板材在燃气速度为61～85m/s、空气:

燃料=45:

1～55:

1的燃烧试验装置中,试样在试验时以30r/min的转速旋转,并每隔30min在加热至试验温度后,用冷空气吹冷至260℃以下,如此在870～1040℃分别循环试验100h后的动态氧化试验结果见图2-6。

2.5.1.7 GH5605固溶处理的δ0.25～0.51mm板材在压力为1103Pa的空气中于980℃静态长期暴露后的氧化特征见图2-7。

2.5.2 GH5605耐腐蚀性能

2.5.2.1 GH5605GH5605合金在含1%硫的柴油和含5-6海盐的空气中于870～1040℃下在燃烧装置上作动态热腐蚀试验的结果见图2-8。

GH5605、GH3536等5种合金板材,在燃气速度为4m/s,燃烧空气种含5-6或5-5海盐,N0.2号燃油中含0.3%～0.45%硫,空气-油的比例为30:

1,试验中试样旋转,并每隔1h试样从900℃用冷空气吹冷至260℃以下,如此在燃烧装置上循环试验200h后的动态热腐蚀试验结果见图2-9。

三、GH5605力学性能

GH5605技术标准规定的性能见表3-1。

表3-1

品种

室温拉伸性能

硬度HV

815℃持久性能

晶粒度/级

其他性能

σb/MPa

σP0.2/MPa

δ5/MPa

σ/MPa

t/h

δ5/%

中板、薄板、带材

≥890

370-550

≥35

≤290

165

≥24

≥10

≥2.5

（1）

弯曲

冷硬带材A级   B级

≥1500

≥1700

≥1300

1500

≥5

≥3

410-480

485-560

-

-

-

-

-

-

≥9

≥10

弯曲

弯曲

棒材

≥860

≥340

≥35

HB≤282

165

≥23

≥10

≥2（0）

-

环形件

≥860

≥310

≥30

HB≤248

165

≥24

≥10

≥2（0）

-

四、GH5605组织结构

4.1 GH5605相变温度

4.2 GH5605时间-温度-组织转变曲线见图4-1（合金经1225℃,30min,水冷处理）。

4.3 GH5605合金组织结构合金经时效后可析出一些碳化物和金属间化合物,包括M7C3、M23C6、M6C、α-Co3W、β-Co3W、L-Co2W和μ-Co7W6。

合金在800℃时效时析出顺序为（M7C3）、M23C6、M6C、L-Co2W和μ-Co7W6。

700℃时效时析出顺序为（M7C3）、M23C6、M6C、（α-Co3W）、β-Co3W和L-Co2W。

在800℃和更高温度时效时,时效硬化主要是由于析出M23C6、M6C和L-Co2W相。

在700℃或更低温度时效,主要析出碳化物和β-Co3W。

α-Co3W为有序面心立方体结构,与基体共格,在长期时效后转变为有序密排六方的β-Co3W,使合金强化。

五、GH5605工艺性能与要求

5.1 GH5605成形性能合金具有满意的冷热成形性能。

热加工温度范围为1200～980℃,锻造温度应足够高以减少晶界碳化物,也应足够低以控制晶粒度,适宜的锻造温度约为1170℃。

锻造时应注意防止角裂。

加热炉气氛应为中性或弱氧化性。

加热保温时间约每25mm厚度1h,锻造后可以任意速度冷却。

合金固溶状态了进行各种冷成形工序,但要求采用功率较大的成形设备。

由于合金冷作硬化速度较大,冷成形时需要进行多次中间退火,在板材和其他产品成形时,在230℃进行加热时有益的。

5.2 GH5605焊接性能合金可用熔焊、电阻焊恶化钎焊等方法进行连接。

熔焊时可采用手工或自动的惰性气体保护电话很难,采用较小的能量输入,以钨极或HGH5605焊丝作电极。

不推荐采用埋弧焊,以免引起大晶粒和脆化。

应在固溶状态而不在冷加工状态进行熔焊。

焊后需进行快速冷却,最好进行焊后退火,以消除在760～980℃可能产生的任何脆化。

5.3 GH5605零件热处理工艺推荐下列固溶处理工艺。

锻棒和锻件:

1230℃,水冷;

中板:

1200℃,水冷;

薄板和带材:

1175～1200℃,水冷或快速空冷。

保温时间约为每25mm后1h,但至少15mm。

铆钉应在1160～1190℃固溶处理10～20min,随后水冷或快速冷却。

固溶处理的材料冷加工后可在480～650℃时效4～16h（最好在600℃时效4h）,可提高980℃以下的持久蠕变强度。

适宜的冷加工量为15%～45%。

5.4 GH5605表面处理工艺固溶处理时生成的表面氧化皮可用吹砂或碱酸洗方法消除。

碱酸洗工艺如下:

①浸入370℃的氢氧化物溶液中15min;②浸入60～70℃的8%～12%的硫酸中10～15min;③浸入温度为50～70℃的12%～15%的硝酸+1%～3%氢氟酸的混合溶液中15min。

每次工序后应在水中冲洗干净。

5.5 GH5605切削加工与磨削性能合金可满意地进行切削和磨削加工。