GH4169、GH169
GH4169
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一、GH4169介紹：
GH4169是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，長(zhǎng)期使用溫度范圍-253~650℃，短期使用溫度在800℃，在650℃以下時(shí)具有高強(qiáng)度、良好的韌性以及在高低溫環(huán)境均具有耐氧化耐腐蝕性。以及良好的加工性能和焊接性能和長(zhǎng)期組織穩(wěn)定性。
二、GH4169應(yīng)用和特性：
GH4169合金已用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等，制作石油化工中應(yīng)用的多種零件，可批量生產(chǎn)且使用性況良好。合金在真空自耗重熔時(shí)可采用氦氣冷卻工藝，可有效減輕鈮元素偏析，采用噴射成形工藝生產(chǎn)環(huán)件，可降低成本和周期，采用超塑成形可擴(kuò)大生產(chǎn)范圍。 適用于制作航空、航天和石油化工中的環(huán)件、葉片、緊固件和結(jié)構(gòu)件等，主要有棒、板、管、帶、絲、等。
三、GH4169相近牌號(hào)：
| 高溫新名稱(chēng) | 高溫舊名稱(chēng) | 耐蝕新名稱(chēng) | 耐蝕舊名稱(chēng) | 國(guó)標(biāo)牌號(hào) |
| GH4169 | GH169 | |||
| 日本JIS | 美標(biāo)ASTM | 美 標(biāo)UNS、SAE | 德標(biāo)DIN | 歐洲EN |
| inconel 718 | N07718 | 2.4668 |
| 碳C | 鉻Cr | 鎳Ni | 鎂Mg | 鉬Mo | 鐵Fe |
| ≤0.08 | 17.0～21.0 | 50~55 | ≤0.01 | 2.8~3.30 | 余量 |
| 鈮Nb | 硼B(yǎng) | 硫S | 錳Mn | 硅Si | 磷P |
| 4.75～5.50 | ≤0.006 | ≤0.015 | ≤0.35 | ≤0.35 | ≤0.015 |
| 銅Cu | 鈦Ti： | 鋁Al | 釩 V | 鎢W | 鈷Co |
| ≤0.30 | 0.65～1.15 | 0.20～0.8 | ≤ | ~ | ≤1.00 |
GH4169 熱處理制度：合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級(jí)別的力學(xué)性能。合金熱處理制度分3類(lèi)：
(1)、(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無(wú)δ相，存在缺口敏感性，但對(duì)提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
(2)、(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的熱處理制度，也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度。
(3)、720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強(qiáng)度和沖擊性能。該制度也稱(chēng)為直接時(shí)效熱處理制度。
6、GH4169 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)：可以供應(yīng)模鍛件（盤(pán)、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤(pán)狀交貨。
7、GH4169 熔煉和鑄造工藝：合金的冶煉工藝分為3類(lèi)：真空感應(yīng)加電渣重熔；真空感應(yīng)加真空電弧重熔；真空感應(yīng)加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據(jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應(yīng)用要求。
8、GH4169 應(yīng)用概況與特殊要求：制造航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動(dòng)件，如盤(pán)、環(huán)件、機(jī)匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃?xì)鈱?dǎo)管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應(yīng)用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領(lǐng)域應(yīng)用的零件及其他零件。
近年來(lái)，在對(duì)該合金研究不斷深化和對(duì)該合金應(yīng)用不斷擴(kuò)大的基礎(chǔ)上，為提高質(zhì)量和降低成本，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴(kuò)大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
二、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金物理及化學(xué)性能：
1、GH4169 熱性能：
(1)、GH4169 熔化溫度范圍 1260～1320℃。
(2)、GH4169 熱導(dǎo)率：見(jiàn)表2-1
表2-1
| θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| λ/（W/（m·℃）） | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
(4)、 GH4169線膨脹系數(shù) 見(jiàn)表2-3；
2、GH4169密度：ρ=8.24g/cm3。
3、GH4169電性能：見(jiàn)表2-2
表2-2
| θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| c/（J/（kg·℃）） | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.4 | 657.2 | 707.4 |
| θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 | 20～1000 |
| α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
5、GH4169化學(xué)性能：
6、GH4169抗氧化性能：在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見(jiàn)表 2-4。
表2-4
| θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| 氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
| 品種 | 熱處理 | 溫度0/°C |
拉伸強(qiáng)度Σb\MPa ≥ |
延伸率A/% ≥ |
斷面收縮Z/%≥ |
| 熱扎棒 | 標(biāo)準(zhǔn)熱處理 | 20 | ≥1270 | ≥12 | ≥15 |
| 650 | ≥1000 | ≥12 | ≥18 | ||
| 冷扎板 | 標(biāo)準(zhǔn)熱處理 | 20 | ≤895 | ≥40 |
三、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金性能要求：
1、因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關(guān)。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快，易形成富鈮的黑斑；熔速慢，會(huì)形成貧鈮的白斑；電極棒表面質(zhì)量差和電極棒內(nèi)部有裂紋，均易導(dǎo)致白斑的形成，所以，提高電極棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關(guān)鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過(guò)重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時(shí)間，根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析成都直接相關(guān)。目前生產(chǎn)中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，因此建議采用以下工藝：
(1)、1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；
(2)、1160℃，24h+1200℃，70h。
2、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開(kāi)坯加熱溫度不得超過(guò)1120℃。鍛件的鍛造工藝應(yīng)根據(jù)鍛件使用狀況和應(yīng)用要求，結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開(kāi)坯和生產(chǎn)鍛件時(shí)，中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來(lái)確定，一般情況下，鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個(gè)類(lèi)鍛件的鍛造溫度和變形程度見(jiàn)表3-1
表3-1
| 鍛件類(lèi)別 | 第一次鍛造 | 第一次鍛造 | 第二次鍛造 | 第二次鍛造 | 晶粒度/級(jí) | 晶粒度/級(jí) |
| 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 基本晶粒 | 個(gè)別大晶粒 | |
| 普通 | 1065~1090 | --- | 1040~1065 | --- | 4~6 | 允許 |
| 高強(qiáng) | 1040~1065 | --- | 1010~1040 | 30~50 | 8 | ≥2 |
| 直接時(shí)效 | 995~1025 | >50 | 970~995 | >50 | 10 | ≥2 |
1、預(yù)熱：工件在加熱之前和加熱過(guò)程中都必須進(jìn)行表面清理，保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有硫、磷、鉛或其他低熔點(diǎn)金屬，GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來(lái)源于做標(biāo)記的油漆、粉筆、潤(rùn)滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的硫含量要低于0.25g/m3，石油氣的硫含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐最好要具有較精確的控溫能力，爐氣必須為中性或弱堿性，應(yīng)避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動(dòng)。
2、熱加工：GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或其他快速冷卻方式，熱加工后應(yīng)及時(shí)退火以保證得到最佳的性能。熱加工時(shí)材料應(yīng)加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時(shí)的塑性，變形量達(dá)到20%時(shí)的終加工溫度不應(yīng)低于960℃。
3、冷加工：冷加工應(yīng)在固溶處理后進(jìn)行，GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設(shè)備應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，并且在冷加工過(guò)程中應(yīng)有中間退火過(guò)程。
4、熱加工：
(1)、熱處理：
不同的固溶處理和時(shí)效處理工藝會(huì)得到不同的材料性能。由于γ”相的擴(kuò)散速率較低，所以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效處理能使GH4169合金獲得最佳的機(jī)械性能。
(2)、打磨：
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細(xì)砂帶打磨，在硝酸和氫氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進(jìn)行鹽浴預(yù)處理。
(3)、機(jī)加工：
GH4169的機(jī)加工需在固溶處理后進(jìn)行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是， GH4169適合采用低表面切削速度。
GH4169焊接性能:
合金具有滿意焊接性能，可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點(diǎn)焊等方式進(jìn)行焊接。對(duì)直接時(shí)效的零部件，可在鍛造狀態(tài)進(jìn)行慣性摩擦焊，焊后在進(jìn)行直接時(shí)效處理，可獲得持久強(qiáng)度很高的接頭。(4)、焊接：
沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接，無(wú)焊后開(kāi)裂傾向。適焊性、易加工性、高強(qiáng)度是這種材料的幾大優(yōu)點(diǎn)。GH4169適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前，材料表面要潔凈、無(wú)油污、無(wú)粉筆記號(hào)等，焊縫周?chē)?5mm 范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。
5、推薦使用的焊接材料： 焊條：ENiCrFe-3，焊絲：ERNiCr-
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