一、GH3030 概述
GH3030 是早期發(fā)展的80Ni-20Cr固溶強(qiáng)化型高溫合金,化學(xué)成分簡單,在800℃以下具有滿意的熱強(qiáng)性和高的塑性,并具有良好的抗氧化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。合金經(jīng)固溶處理后為單相奧氏體,使用過程中組織穩(wěn)定。主要產(chǎn)品是冷軋薄板,也可以供應(yīng)棒材、環(huán)件、絲材和管材等變形產(chǎn)品。主要用于800℃以下工作的渦輪發(fā)動機(jī)燃燒室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受載荷很小的其他高溫部件[1,2]。
1.1 GH3030 材料牌號 GH3030(GH30)
1.2 GH3030 相近牌號 ЭИ435,XH78T(俄羅斯)
1.3 GH3030 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》
GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔(軋)無縫管規(guī)范》
GJB 2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范》
GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GJB 3020-1997《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》
GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》
GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范》
GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》
GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》
1.4 GH3030 化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1%
C |
Cr |
Ni |
Ti |
Al |
Fe |
Mn |
Si |
P |
S |
不大于 |
|||||||||
≤0.12 |
19.0~22.0 |
余 |
0.15~0.35 |
0.15 |
1.5 |
0.7 |
0.8 |
0.03 |
0.02 |
注:1.棒材和環(huán)坯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ω(Cu)≤0.20%。
2.熱軋板、冷軋板、冷軋帶、管材、絲材和冷鐓用冷拉絲材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。
1.5 GH3030 熱處理制度 固溶溫度為980~1020℃,冷卻方式對熱軋板、冷軋薄板和環(huán)坯均為空冷,冷鐓用絲材和冷拉棒材為水冷或空冷,管材為水冷。
1.6 GH3030 品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài) 可生產(chǎn)各種規(guī)格的變形產(chǎn)品,棒材和環(huán)坯不經(jīng)熱處理交貨;熱軋板和冷軋薄板及管材經(jīng)固溶和酸洗后供應(yīng);焊絲于冷拉狀態(tài)、固溶和酸洗狀態(tài)或半硬態(tài)成盤狀交貨;冷鐓用絲材于固溶、酸洗狀態(tài)成盤狀或直條狀、固溶直條狀磨光或冷拉狀態(tài)交貨;管材于固溶、酸洗狀態(tài)交貨;冷拉棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉狀態(tài)交貨。
1.7 GH3030 熔煉和鑄造工藝 電弧爐熔煉或電弧爐熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔,非真空感應(yīng)爐加電渣熔或真空電弧爐重熔或真空雙聯(lián)工藝。
1.8 GH3030 應(yīng)用概況與特殊要求 該合金已在航空發(fā)動機(jī)上經(jīng)過了長期使用考驗(yàn),主要用于燃燒室和加力燃燒室零部件以及機(jī)匣安裝邊等零部件。
二、GH3030 物理及化學(xué)性能
2.1 GH3030 熱性能
2.1.1 GH3030 熔化溫度范圍 1374~1420℃[3]。
2.1.2 GH3030 熱導(dǎo)率 見表2-1。
2.1.3 GH3030 比熱容 見表2-2。
2.1.4 GH3030線膨脹系數(shù) 見表2-3。
表2-1[4]
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
λ/(W/(m·℃)) |
15.1 |
16.3 |
18.0 |
19.3 |
20.9 |
22.2 |
23.4 |
25.1 |
26.4 |
表2-2[1]
θ/℃ |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
c/(J/(kg.K)) |
565.2 |
598.7 |
674.1 |
741.1 |
820.6 |
971.3 |
表2-3[1]
θ/℃ |
20~100 |
20~200 |
20~300 |
20~400 |
20~500 |
20~600 |
20~700 |
20~800 |
20~900 |
α/10-6℃-1 |
12.8 |
13.5 |
14.3 |
15.0 |
15.5 |
16.1 |
17.0 |
17.5 |
18.0 |
2.2 GH3030密度 ρ=8.4g/cm3[1]。
2.3 GH3030電性能 不同溫度的電阻率 見表2-5。
表2-5[5]
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
ρ/(10-6Ω.m) |
1.090 |
1.099 |
1.108 |
1.117 |
1.127 |
1.153 |
1.135 |
1.126 |
1.123 |
2.4 GH3030磁性能 合金無磁性。
2.5 GH3030化學(xué)性能
2.5.1 GH3030抗氧化性能 合金在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h后的氧化速率見表 2-6。
表2-6[1]
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.0535 |
0.1560 |
0.3905 |
0.5810 |
2.5.1.1 GH3030合金在高溫下氧化腐蝕深度見表2-7。
表2-7[6]
θ/℃ |
氧化腐蝕深度/mm |
θ/℃ |
氧化腐蝕深度/mm |
||||||||
500h |
1000h |
1500h |
3000h |
10000h |
500h |
1000h |
1500h |
3000h |
10000h |
||
900 |
0.002 |
0.003 |
--- |
0.006 |
0.009 |
1000 |
0.0075 |
0.0085 |
--- |
0.014 |
0.019 |
950 |
0.0045 |
0.006 |
0.007 |
0.0095 |
0.013 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
三、GH3030力學(xué)性能
優(yōu)質(zhì)棒材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1
標(biāo)準(zhǔn)號 |
品種 |
試樣狀態(tài) |
σb/MPa |
δ5/% |
σb/MPa |
δ5/% |
|
20℃ |
700℃ |
|
|||||
不小于 |
|||||||
GJB 1952-1994 |
冷軋薄板 |
980~1020℃,空冷 |
685 |
30 |
295 |
30 |
|
GJB 2611-1996 |
冷拉棒 |
980~1020℃,水(空)冷 |
685 |
30 |
- |
- |
|
GJB 2297-1995 |
冷拉管 |
980~1020℃,水冷 |
635① |
35① |
295 |
30 |
|
GJB 3020-1997 |
環(huán)坯 |
980~1020℃,空冷 |
635② |
30② |
- |
30② |
|
GJB 3317-1998 |
熱軋板 |
980~1020℃,空冷 |
685 |
30 |
295 |
30 |
|
GJB 3318-1998 |
冷軋帶 |
980~1020℃,空冷 |
685③ |
30③ |
- |
- |
|
GJB 3165-1998 |
棒材 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
GJB 3167-1998 |
冷鐓用絲 |
980~1020℃,水(空)冷 |
≤785 |
≥30 |
- |
- |
|
GB/T 15062-1994 |
管材 |
980~1020℃,水冷 |
590 |
35 |
- |
- |
|
注:①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材的室溫σb≥590MPa,δ5≥30%。
②環(huán)坯性能供參考。
③δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥615MPa,δ5≥實(shí)測。
4.1 相變溫度
4.2 時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3 合金組織結(jié)構(gòu) 經(jīng)1000℃固溶處理后為單相奧氏體組織,間有少量TiC和Ti(CN)。700~800℃長期時(shí)效后,析出Cr7C3型碳化物,析出量少,對合金性能影響不大。
五、GH3030工藝性能與要求
5.1 成型性能
5.1.1 鋼錠鍛造開坯裝爐溫度不高于800℃,加熱溫度為1180~1200℃,終鍛溫度不低于900℃,一次加熱的變形程度為50%,板材熱軋加熱溫度有1160~1180℃,冷軋壓率為30%左右。
5.1.2 反復(fù)彎曲及杯突性能見表5-1。
表5-1[1]
試樣厚度/mm |
試樣狀態(tài) |
反復(fù)彎曲次數(shù) |
杯突深度/mm |
1.5 |
980~1020℃,空冷 |
27 |
11.0 |
5.1.3 沖壓性能見表5-2。
表5-2[2]
深沖 |
翻邊 |
壓窩(平頭) |
壓窩(球頭) |
彎曲 |
|||||
極限深沖系數(shù) |
工作深沖系數(shù) |
極限翻邊系數(shù) |
工作翻邊系數(shù) |
極限平?jīng)_系數(shù) |
工作平?jīng)_系數(shù) |
極限球壓系數(shù) |
工作球壓系數(shù) |
最小彎曲半徑 |
工作彎曲系數(shù) |
2.07 |
1.73 |
1.72 |
1.46 |
0.3 |
0.26 |
0.45 |
0.40 |
1δ① |
1.5δ① |
① δ為板材厚度(mm)。
5.2 焊接性能 合金焊接性能優(yōu)良,可進(jìn)行氬弧焊、點(diǎn)焊、縫焊和釬焊。氬弧焊時(shí)熔池流動性和成形性能均良好,裂紋傾向性??;接觸焊時(shí)有較寬的規(guī)范參數(shù)范圍。該合金可與1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金組合進(jìn)行焊接。
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