Gh4169加工高温合金用什么样的刀具?

一.概述

GH4169合金是一种以四方体心γ”相和立方面心γ’相析出强化的镍基高温合金。在-253 ~ 700℃范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金之首。还具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化和耐腐蚀性能,以及良好的机械加工性、焊接性和长期结构稳定性。这种合金的另一个特征是其微观结构对热加工过程特别敏感。通过掌握合金中相的析出和溶解规律以及组织、工艺和性能之间的关系,可以针对不同的使用要求制定合理可行的工艺规程,获得满足不同强度等级和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环、板、带、线、管。可制成圆盘、圆环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板状结构、盒状等零件,供航空长期使用。

1.1 GH4169?材料编号?GH169

1.2 GH4169?相似品牌?铬镍铁合金718(美国),NC19FeNb(法国)

1.3 GH4169?材料技术标准

GJB 2612-1996《焊接高温合金冷拉钢丝规范》

HB 6702-1993 gp 169 WZ8系列合金棒材

GJB 3165?飞机轴承零件用高温合金热轧和锻造棒材规范

GJB 1952航空用冷轧高温合金薄板规范

GJB 1953航空发动机旋转部件用高温合金热轧棒材规范

GJB 2612焊接用高温合金冷拉材料规范

GJB 3317航空用高温合金热轧钢板规范

GJB 2297航空用高温合金冷拉(轧制)无缝管规范

航空用高温合金环坯的GJB 3020规范

GJB 3167冷镦用高温合金冷拉材料规范

GJB 3318航空用冷轧高温合金带材规范

GJB 2611航空用高温合金冷拉棒材规范

焊接用高温合金YB/T5247冷拔

YB/T5249《冷镦用高温合金的冷拔》

YB/T5245《一般轴承零件用高温合金热轧和锻造棒材》

GB/T14993《旋转部件用高温合金热轧棒材》

GB/T14994《高温合金冷拉钢筋》

GB/T14995《高温合金热轧板材》

GB/T14996《高温合金冷轧薄板》

GB/T14997高温合金锻造圆饼

GB/T14998《高温合金毛坯毛羽》

GB/T14992《高温合金和金属间化合物的分类和命名》

HB 5199《航空用冷轧高温合金薄板》

HB 5198“航空叶片用变形高温合金棒材”

HB 5189“航空叶片用变形高温合金棒材”

HB 6072 GH 4169 wz8系列合金棒材

1.4 GH4169?化学成分?合金的化学成分可分为三类:标准成分、优质成分和高纯成分,如表1-1所示。优质成分在标准成分的基础上减碳增铌,从而减少碳化铌的数量,减少疲劳源,增加强化相的数量,提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分在高质量标准的基础上降低了硫和有害杂质的含量,提高了材料的纯度和综合性能。

核能用GH4169合金中硼的含量需要控制(其他元素不变),具体含量由供需双方协商确定。当ω (b)小于等于0.002%时,为了与航空航天工业用的GH4169合金相区别,合金牌号为GH4169A。

1.5 GH4169?热处理系统?合金有不同的热处理制度来控制δ相的晶粒大小、形态、分布和数量,从而获得不同水平的力学性能。合金热处理系统分为三类:

I:(1010 ~ 1065)℃

经此制度处理的材料晶粒粗化,晶界和晶内无δ相,对缺口敏感,但有利于提高冲击性能和抗低温氢脆。

ⅱ:(950 ~ 980)℃65438±00℃,65438±0h,油冷、空冷或水冷+720℃±5℃,8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃,8h,空冷。

经该系统处理的材料具有δ相,有利于消除缺口敏感性。它是最常用的热处理系统,也称为标准热处理系统。

ⅲ:720℃±5℃,8h,以50℃/h炉速冷却至620℃±5℃,8h,空冷。

经过这种处理后,材料中的δ相较少,可以提高材料的强度和冲击性能。该系统也称为直接时效热处理系统。

1.6 GH4169?品种规格和供应状况?我们可以提供模锻件(圆盘和整体锻件)、饼、环、棒(锻造棒、轧制棒和冷拔棒)、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等。交货状态由双方确定。焊丝以约定的交付状态以圆盘形状交付。

1.7?GH4169?熔铸工艺?合金的熔炼工艺可分为三类:真空感应加电渣重熔;真空感应和真空电弧重熔;真空感应+电渣重熔+真空电弧重熔。根据零件的要求,可选择所需的熔炼工艺,以满足使用要求。?

1.8?GH4169?应用概述和特殊要求?制造航空和航天发动机中的各种静止和旋转部件,如盘、环、壳体、轴、叶片、紧固件、弹性元件、气体导管、密封件等。和焊接结构部件;为核能工业应用制造各种弹性元件和网格;用于石油和化学领域的制造零件和其他零件。

近年来,在深入研究和扩大该合金应用的基础上,开发了许多提高质量和降低成本的新工艺:真空电弧重熔采用氦气冷却工艺,有效减少铌偏析;采用喷射成型工艺生产环形零件,降低生产成本,缩短生产周期;采用超塑成形工艺,扩大产品生产范围。

二、GH4169的理化性质

2.1 GH4169?热门房产

2.1.1 GH4169?熔化温度范围?1260~1320℃。

2.1.2 GH4169?导热系数?见表2-1。

4.3合金结构

4.3.1合金在标准热处理状态下由γ基体、γ′、γ″、δ和NbC相组成。γ”(Ni3Nb)相是主要的强化相,它是具有体心四方有序结构的亚稳相。它以圆盘的形式将* *晶格沉淀分散在基体中。在长期时效或长期使用过程中,容易转变为δ相,降低强度。γ′(Ni3(Al,Ti))相的数量少于γ″相,呈球状弥散析出,起到强化合金的作用。δ相主要在晶界析出,其形态与锻造时的终锻温度有关。终锻温度为900℃,形成针状,在晶界和晶内析出。终锻温度达到930℃,δ相呈颗粒状且分布均匀。终锻温度达到950℃,δ相呈短棒状,主要分布在晶界。终锻温度达到980℃,晶界析出少量针状δ相,锻件表现出持久的缺口敏感性。终锻温度达到1020℃以上,锻件中没有δ相析出,晶粒粗化,锻件对持久缺口敏感。锻造过程中,δ相在晶界析出,起到钉扎作用,阻止晶粒粗化。

4.3.2变形的GH4169合金中不允许出现L相。该相富含铌,存在于铸锭的枝晶之间,降低了铸锭的初熔点。铸锭中L相的固溶温度与均匀化时间的关系见图4-2。

粒度

4.3.3.1合金在高温固溶(保温2h)过程中的晶粒长大趋势如图4-3所示。

4.3.3.2棒(原始晶粒度9 ~ 9.5)经不同温度加热和不同变形量锻造,然后进行标准热处理(固溶温度965℃,65438±0h)。粒度变化见表4-1。

根据4.3.3.3锻件技术标准,普通锻件平均晶粒度为4级,允许有个别2级,高强度锻件平均晶粒度为8级,允许有个别2级。直接时效锻件的平均晶粒度应为10级或更细。

4.3.4直接时效锻件在600 ~ 700℃长期时效500小时后析出相数量的变化见表4-2..

动词 (verb的缩写)GH4169的工艺性能和要求

5.1可成形性

5.1.1由于GH4169合金中铌含量较高,合金中铌的偏析程度与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔化速度和电极棒的质量直接影响材料的质量。熔化速度快,容易形成富铌黑点;熔化速度慢会形成贫铌白点;电极棒表面质量差,电极棒有裂纹,容易导致白点的形成。因此,提高电极棒质量、控制熔炼速度和提高铸锭凝固速度是熔炼过程中的关键因素。为了避免钢锭中元素的严重偏析,至今使用的钢锭直径不超过508 mm。

均匀化工艺必须保证钢锭中L相的完全熔化。钢锭两段均化和中间包二次均化的时间取决于钢锭和中间包的直径。均匀化过程的控制与材料中铌的偏析程度直接相关。

目前生产中采用的1160℃,20h 1180℃,44h的均匀化工艺不足以消除铸锭中心偏析,建议采用以下均匀化工艺:

1.1150 ~ 160℃,20 ~ 30h+1180 ~ 1190℃,110 ~ 130h;

2.1160℃,24h+1200℃,70h[20]。

5.1.2均匀化后的合金具有良好的热加工性能,铸锭开坯加热温度不超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件的使用条件和应用要求以及制造厂的生产条件。在开坯和锻造生产中,必须根据零件所需的组织和性能来确定中间退火温度和终锻温度。一般情况下,锻件的终锻温度应控制在930 ~ 950℃之间。各种锻件的锻造温度和变形程度见表5-1。

5.1.3有关金属板冷成型的特性,见表5-2。

5.1.4锻件变形程度、终锻温度和晶粒度的关系见图5-1。

5.1.5合金的动态再结晶如图5-2所示。

5.1.6发动机叶片模锻件采用镦粗和终锻两种工艺锻造。不同锻造加热温度对叶片综合性能的影响见表5-3,1020℃镦粗终锻叶片的组织和性能最佳。

5.1.7合金的高温变形抗力曲线如图5-3所示。

5.2可焊性该合金具有满意的可焊性,可用氩弧焊、电子束焊、缝焊和点焊焊接。

对于处于直接时效状态的零件,建议采用惯性摩擦焊接,以保持其强化效果。通过选择合适的摩擦焊工艺参数,强化相γ′、γ″和δ相可以保留在焊缝边缘和热影响区,对接头性能没有明显影响。对于处于直接时效状态的锻件,可以在锻造状态下进行摩擦焊,然后在焊后进行直接时效处理(系统ⅲ),从而获得具有高持久强度的焊接接头[26860 . 468686886616

5.3零件热处理工艺航空零件的热处理通常按照1.5条规定的二、三两种制度进行,即标准热处理制度和直接时效热处理制度。在技术基础条件下,也可采用其他热处理制度。当按标准制度进行热处理时,固溶处理可在950 ~ 980℃范围内进行,选定温度为65438±00℃。

5.4表面处理技术如有必要,可采用喷丸、挤孔或滚丝等方法强化零件表面,使零件在交变载荷下的工作寿命提高一倍。

对于需要喷涂耐磨封闭涂层的部位,可以采用等离子喷涂或爆炸喷涂,最好采用爆炸喷涂。爆炸喷涂涂层与基体结合强度高,涂层致密,硬度高,孔隙率低,耐磨性好。

5.5切削和磨削性能该合金可被满意地切削。

加工时,要保证圆弧符合设计要求,并有平滑过渡。在加工、装配或运输过程中不允许出现尖角、凹坑和划痕,因为出现这些缺陷时会形成过大的应力集中,从而导致使用中的严重事故。

六、GH4169(GH169)低温拉伸和屈服性能(包括热处理工艺)

表6-1-温度对热轧棒材拉伸性能的影响