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高溫合金

GH4090工藝性能GH90

GH4090
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一、GH4090介紹：
GH4090是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型變形高溫合金，使用920攝氏度，合金在815-870攝氏度具有較高的抗拉強度和抗蠕變能力、良好的抗 氧化和耐腐蝕性能，在冷熱反復交替作用下有較高的疲勞強度，合金具有良好的加工焊接性能。
二、GH4090應用和特性：
GH4090適合用于發動機的高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室卡圈和止動銷等零部件。
三、GH4090相近牌號：

高溫新名稱 高溫舊名稱 耐蝕新名稱 耐蝕舊名稱 國標牌號
GH4090 GH90      
日本JIS 美標ASTM 美 標UNS、SAE 德標DIN 歐洲EN
         
四、GH4090化學成分：
碳C 硅Si 錳Mn 磷P 硫 S 鉻Cr
≤0.13 ≤0.8 ≤0.4 ≤0.02 ≤0.015 18-21
鎳Ni 鋅Zr 鈷Co 銅Cu 鐵Fe 鈮Nb
余 ≤0.15 15-21 ≤0.2 ≤1.5 -
硼B 鈦Ti 鋁Al 釩 V 鎢W 鈰Ce
≤0.02 2-3 1-2 - - ≤0.01
注：絲材規定ω(pb)≤0.0010%。
   5、GH4090鈷基合金熱處理制度：
   (1)、GH4090鈷基合金冷拉棒材：1080℃±10℃,保溫時間見表1-2，空冷或水冷+750℃±10℃,4h,空冷。
   表1-2
直徑或較小截面尺寸/mm ≤3 >3～6 >6～12.5 >12.5～25
t/h 1 2 4 8
(2) 、 GH4090薄板和帶材（軟態）：軟化處理1100～1150℃，1～10min，適當介質中冷卻＋750℃±10℃,4h,空冷。
   (3)、GH4090薄板和帶材（硬態）：700～725℃,4h,空冷。
   (4)、GH4090彈簧用冷拉絲材：600℃±10℃，16h，空冷或650℃±10℃，4h，空冷。
   (5)、GH4090冷拉和固溶處理的彈簧絲材：1080℃±10℃,8h,空冷＋700～750℃，4h，空冷。
   (6)、GH4090品種規格與供應狀態：供應直徑或內切圓直徑不大于25mm的冷拉棒材或冷拉六角棒材；厚度不大于4mm的冷軋薄板和厚度不大于0.8mm的冷軋帶材；直徑不大于8mm的彈簧用冷拉絲材。冷拉棒材的供應狀態按用途分為：鐓鍛用棒以冷拉磨光狀態交貨（當需方需求以固溶狀態交貨時，應在合同中注明）；機加工用棒材經固溶并除氧化皮狀態交貨。冷軋薄板和帶材（軟態）經軟化處理、堿酸洗、切邊后交貨；冷軋薄板和帶材（硬態）以冷軋、切邊后交貨。彈簧用絲材以冷拉狀態或冷拉后固溶處理狀態交貨。
   (7)、GH4090熔煉與鑄造工藝：合金采用下列四種工藝之一進行熔煉：
(1)感應熔煉加電渣重熔；
(2)真空感應熔煉加電渣重熔；         
(3)真空感應熔煉加真空電弧重熔；
(4)真空感應熔煉。
   (8)、GH4090應用概況與特殊要求：該合金在發動機上用作高溫彈簧元件、高溫緊固件、燃燒室
   卡圈、止動銷等零部件。在國外還用作渦輪工作葉片、渦輪盤等零部件。
   二、GH4090物理及化學性能：   
   1、GH4090熱性能：                                                     
   (1)、GH4090熔化溫度范圍：熔點1400℃[1]。
   (2)、GH4090熱導率： 見表2-1。
   表2-1[1]
θ/℃ 600 700 800
λ/(W/(m·℃)) 21.76 23.93 25.57
(3)、GH4090線膨脹系數： 見表2-2。
   表2-2[2]
θ/℃ 20～100 20～200 20～300 20～400 20～500 20～600 20～800 20～900
α1/10-6℃-1 12.71 13.09 13.51 14.04 14.52 15.03 16.36 17.38
2、GH4090密度：ρ=8.20g/cm3。
   3、GH4090磁性能：合金無磁性。
   4、GH4090化學性能：合金在1040℃以下具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性能；在1040℃以上時易產生晶間氧化。
   三、GH4090力學性能：
   1、 GH4090技術標準規定的性能：
   (1)、GH4090冷拉棒材技術標準規定的性能見表3-1。
   表3-1
技術標準 θ/℃ 拉伸性能 持久性能
σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% σ/MPa t/h
不小于
WS9 7016-1996 650 820 590 8 - -
870 - - - 140 ≥30
注：固溶狀態供應的棒材，力學性能試樣只進行時效處理。
   (2)、 GH4090冷軋薄板和帶材（軟態）技術標準規定的性能見表3-2。
   表3-2
技術標準 θ/℃ 成品厚度/mm 拉伸性能 硬度HV 持久性能
σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% σ/MPa t/h
不小于
WS9 7087-1996 室溫 0.25～0.35 1080 695 15 ≥280 - -
>0.35～0.45 1080 695 20
>0.45 1080 695 25
870 所有 - - - - 140 ≥30
注：持久試驗的試樣熱處理制度：供應狀態＋1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。
   (3)、GH4090冷軋薄板和帶材（硬態）技術標準規定的性能見表3-3。
   表3-3
技術標準 θ/℃ 拉伸性能
σb/MPa σP0.2/MPa
WS9 7086-1996 室溫 1390～1620 ≥1030
(4)、GH4090彈簧用絲材技術標準規定的性能見表3-4。
   表3-4
技術標準 θ/℃ 成品厚度/mm 拉伸性能 持久性能
σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% σ/MPa t/h
不小于
WS9 7014-1996 室溫 ≤1.0 1540 - - - -
>1.0～5.0 1390 1160 -
>5.0～8.0 1310 1000 10
870 坯料 - - - 140 ≥30
WS9     7015.1-1996 室溫 >0.44～0.99 1080 - 15 - -
>0.99～8.0 1080 - 15 - -
870 坯料 - - - 140 ≥30
注：進行持久試驗的坯料熱處理制度：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±10℃,16h,空冷。
   2、GH4090生產檢驗數據：GH4090冷拉棒材650℃拉伸性能的統計處理結果見表3-5。
   表3-5
技術標準 冶煉工藝 650℃拉伸性能
σb/MPa σP0.2/MPa δ50mm/%
 
WS9 7016-1996 真空感應加電渣 975 670 24
四、GH4090組織結構：
   1、GH4090相變溫度，
   2、GH4090時間-溫度-組織轉變曲線，
   3、GH4090合金組織結構：合金的主要強化相是γ′-Ni3(Al、Ti)，在晶內以大小不同的方形顆粒狀析出，在晶界上也可見到這種形狀的γ′相。碳化物在晶界上呈不連續的鏈狀析出[2]。
 五、GH4090工藝性能與要求：
   1、 GH4090成形性能：合金在鍛造時易產生內裂，不允許重錘打擊，不允許低溫倒棱。鋼錠裝爐溫度不高于700℃，最終加熱溫度1150℃±10℃，開鍛溫度不低于1060℃，終鍛溫度不低于950℃。軋制加熱溫度1160℃，終軋溫度不低于950℃。冷拔材在最終中間退火后應進行8%～12%的冷變形。
   2、GH4090焊接性能：合金在固溶狀態可進行惰性氣體保護鎢極電弧焊及閃光對焊。
   3、GH4090零件熱處理工藝：零件的熱處理工藝按相應的材料技術標準的熱處理制度進行。
   4、GH4090表面處理工藝
六、GH4090彈性模量：
彈性模量E/GPa 225 184 175    
七、GH4090加工處理和焊接性能:
合金在固溶狀態下有良好的機械加工性能，在時效處理后使用堅硬刀具按規定進刀量慢速加工。合金在固溶狀態下可進行惰性氣體保護鎢極電弧焊和閃光對焊。
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