常州市天志金属材料有限公司
一、GH4169 概述
GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度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的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别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、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)
1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国)
1.3 GH4169 材料的技术标准
GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》
GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》
GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》
GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》
GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》
GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》
YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》
YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》
YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》
GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》
GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》
GB/T14995 《高温合金热轧板》
GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》
GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》
GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》
GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》
HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》
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 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，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。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。
表1-1[1] %
类别 C Cr Ni Co Mo Al Ti Fe
标准≤0.0817.0~21.0 50.0~55.0 ≤1.02.80~3.30 0.30~0.70 0.75~1.15 余
优质0.02~0.06 17.0~21.0 50.0~55.0 ≤1.02.80~3.30 0.30~0.70 0.75~1.15 余
高纯0.02~0.06 17.0~21.0 50.0~55.0 ≤1.02.80~3.30 0.30~0.70 0.75~1.15 余
类别Nb B Mg Mn Si P S Cu Ca 不大于
标准 4.75~5.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01优质 5.00~5.500.006 0.010.350.350.0150.0150.300.01高纯 5.00~5.500.0060.0050.350.350.0150.0020.300.005
续表1-1 %
类别Bi Sn Pb Ag Se Te Tl N O 不大于
标准------0.0005---0.0003------------
优质0.0010.0050.0010.0010.0003------0.010.01
高纯0.000030.0050.0010.0010.00030.000050.00010.010.005
1.5 GH4169 热处理制度合金具有不同的热处理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类：
Ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理的材料晶粒粗化，晶界和晶内均无δ相，存在缺口敏感性，但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
Ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的热处理制度，也称为标准热处理制度。
Ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理后，材料中的δ相较少，能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。
1.6 GH4169 品种规格和供应状态可以供应模锻件（盘、整体锻件）、饼、环、棒（锻棒、轧棒、冷拉棒）、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。
1.7 GH4169 熔炼和铸造工艺合金的冶炼工艺分为3类：真空感应加电渣重熔；真空感应加真空电弧重熔；真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求，选择所需的冶炼工艺，满足应用要求。
1.8 GH4169 应用概况与特殊要求制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件，如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件；制造核能工业应用的各种弹性元件和格架；制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。
近年来，在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上，为提高质量和降低成本，发展了很多新工艺：真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺，有效减轻铌偏析；采用喷射成型工艺，生产环件，降低生产成本和缩短生产周期；采用超塑成型工艺，扩大产品的生产范围。
二、GH4169 物理及化学性能
2.1 GH4169 热性能
2.1.1 GH4169 熔化温度范围 1260～1320℃。
2.1.2 GH4169 热导率见表2-1。
表2-1[2]
θ/℃11159001000λ/（W/
（m·℃））
13.414.715.917.818.319.621.222.823.67.630.4 2.1.3 GH4169 比热容见表2-2。
2.1.4 GH4169线膨胀系数见表2-3；
2.2 GH4169密度ρ=8.24g/cm3。
2.3 GH4169电性能
表2-2[2]
θ/℃370
c/（J/（kg·℃））481.4493.9514.8539.0573.4615.4657.2707.4
表2-3[2]
θ/℃20～
100
20～20020～30020～40020～50020～60020～70020～80020～900
20～
1000
α/10-6℃-111.813.013.514.114.414.815.417.018.418.7 2.4 GH4169磁性能合金无磁性。
2.5 GH4169化学性能
2.5.1 GH4169抗氧化性能在空气介质中试验100h后的氧化速率见表 2-4。
表2-4
θ/℃61000
氧化速率/(g/(m2·h))0.01760.02770.03510.09610.1620三、GH4169力学性能
优质棒材技术标准规定的性能见表3-1。
表3-1[1]
规格d/mm 取样方
向
θ/℃
拉伸性能不小于
HBS
持久性能
σP0.2/MPaσb/MPaδ5/%ψ/%σ/MPa t/h δ5/%
≤125纵向20
650
1030
860
1280
1000
12
12
15
15
≥346
---
---
690
---
≥25
---
≥5
126~200横向20
650
1030
860
1240
965
6
6
8
8
---
---
---
690
---
≥25
---
---
＞200 横向20
650
1020
800
1230
900
6
6
8
8
---
---
---
690
---
≥25
---
---
注：热处理制度：Ⅱ。
四、GH4169组织结构
4.1 相变温度γ"相是该合金的主要强化相，其最高稳定温度是650℃，开始固熔温度为840～870℃，完全固熔温度是950℃，γ′相也是该合金的强化相，但数量少于γ"相，其析出温度是600℃，完全熔解温度是840℃；δ相的开始析出温度是700℃，析出峰温度是940℃，980℃开始熔解，完全熔解温度是1020℃。
4.2 时间-温度-组织转变曲线见图4-1。
4.3 合金组织结构
4.3.1 合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相，为体心四方有序结构的亚稳定相，呈圆盘状在基体中弥散共格析出，在长期时效或长期应用期间，有向δ相转变的趋势，使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相，呈球状弥散析出，对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出，其形貌与锻造期间的终锻温度有关，终锻温度在900℃，形成针状，在晶界和晶内析出；终锻温度达930℃，δ相呈颗粒状，均匀分布；终锻温度达950℃，δ相呈短棒状，分布于晶界为主；终锻温度达980℃，在晶界析出少量针状δ相，锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高，锻件中无δ相析出，晶粒随之粗化，锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中，δ相在晶界析出，能起到钉扎作用，阻碍晶粒粗化。
4.3.2 L相是变形GH4169合金中不允许存在的相，该相富铌，存在于铸锭枝晶间，降低铸锭初熔点，铸锭中L相固溶温度和均匀化时间的关系见图4-2。
4.3.3 晶粒度
4.3.3.1 合金在高温固熔（保温2h）时的晶粒长大倾向见图4-3。
4.3.3.2 棒材（原始晶粒9～9.5级）经不同温度加热并以不同变形量锻造变形后，再经过标准热处理（固溶温度965℃，1h），其晶粒度的变化见表4-1。
4.3.3.3 锻件技术标准规定，普通锻件平均晶粒度为4级，允许个别2级，高强锻件平均晶粒度为8级，允许个别2级；直接时效锻件平均晶粒度应为10级或更细。
4.3.4 直接时效的锻件在600～700℃长期时效500h后，析出相数量的变化见表4-2。
表4-1[19]
锻造加热温度/℃以下变形程度的晶粒度/级锻造加
热温度
/℃
以下变形程度的晶粒度/级
15%25%35%55%65%80%15%25%35%55%65%80%
1050 1030 10206
7
7
7
8
7～8
8
8～9 78～9
8～7
8～9
9～8
8～9
9
9(7)
8～9
9
1000
980
8
8
9
9～10
8～9
10
10
9～10
10～9
10～11
10
11
表4-2[11]
时效规范析出相数量/%
θ/℃t/hδ-Ni3Nb＋MC γ"-Ni3Nb，
γ′-Ni3(Al，Ti，Nb)
直接时效状态 6.4519.21
600 650 700500
500
500
6.30
7.48
10.31
20.62
18.68
15.18
五、GH4169工艺性能与要求
5.1 成型性能
5.1.1 因GH4169合金中铌含量高，合金中的铌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炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快，易形成富铌的黑斑；熔速慢，会形成贫铌的白斑；电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹，均易导致白斑的形成，所以，提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重，至今采用的钢锭直径不大于508mm。
均匀化工艺必须确保钢锭中的L相完全熔解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间，根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中的铌偏析程度直接相关。
目前生产中采用的1160℃，20h±1180℃，44h的均匀化工艺，尚不足以消除钢锭中心的偏析，因此建议采用以下均匀化工艺：
1. 1150～1160℃，20～30h＋1180～1190℃，110～130h；
2. 1160℃，24h＋1200℃，70h[20]。
5.1.2 经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能，钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求，结合生产厂的生产条件而定。开坯和生产锻件是，中间退火温度和终锻温度必须根据零件所要求的组织状态和性能来确定，一般情况下，锻造的终锻温度控制在930～950℃之间为宜。
常州市天志金属材料有限公司是耐腐蚀合金、可伐合金、软磁合金、高温合金、焊接材料、镍铬合金等产品专业生产加工的公司，拥有完整、科学的质量管理体系。
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主营：带材、板材、棒材、管材、丝材、毛细管、极细丝、锻件
李经理：
镍基高温合金 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金。 发展过程 镍基高温合金(以下简称镍基合金)是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。镍基高温合金的发展趋势见图1。
镍基高温合金的发展趋势 成分和性能 镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的A3B 型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。 镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。 ·固溶强化型合金 具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。 ·沉淀强化型合金 通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十
GH4169 一种沉淀强化镍基高温合金 GH4169 是一种沉淀强化镍基高温合金，在-253～650℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的居的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别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、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 外文名：GH4169 主要形式：棒材、板材，带材、管材 主要用途：航空发动机、核能工业、石油领域应用的零件 特点：合金组织对热加工工艺特别敏感制 造各：种形状复杂的零部件 相近牌号 INCONEL718 （美国），NC19FeNb(法国） 技术标准 GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》 Q/6S 1034-1992 《高温紧固件用GH4169合金棒材》 Q/3B 548-1996 《GH4169合金锻件》 Q/3B 548-1996 《GH4169合金锻件》 Q/3B 4048-1993 《YZGH4169合金棒材》 Q/3B 4050-1993 《GH4169合金板材》 Q/3B 4051-1993 《GH4169合金丝材》 GB/T14992-2005 《高温合金》 化学成分
该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，件表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少的数量，减少疲劳源和增强强化相的数量，提高抗疲劳的含量，提高材料的纯度和综合性能。 核能应用的GH4169合金，需控制硼的含量（其他元素成分不变），具体含量有工序双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为 GH4169A。 表1-1 类 别 C Cr Ni Co Mo Al Ti Fe 标 准 ≤0.0817.0~21.050~55.0≤1.0 2.80~3.300.30~0.700.75~1.15余优 质 0.02~0.0617.0~21.050~55.0≤1.0 2.80~3.300.30~0.700.75~1.15余高 纯 0.02~0.0617.0~21.050~55.0≤1.0 2.80~3.300.30~0.700.75~1.15余 类 别 Nb B Mg Mn Si P S Cu Ca 不大于不大 于 不 大 于 不 大 于 不大 于 不大 于 不 大 于 不大 于 标 准 4.75~ 5.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01 优 质 5.00~5.500.0060.010.350.350.0150.0150.300.01 高 纯 5.00~5.500.0060.0050.350.350.0150.0150.300.005 类 别 Bi Sn Pb Ag Se Te Tl N O 不大于不大 于 不大于 不大 于 不大于不大于不大于 不 大 于 不大 于 标 准 ------0.0005---0.0003------------优 质 0.0010.0050.0010.0010.0003------0.010.01
GH4169 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH4169/GH169 美国牌号：Inconel 718/UNS NO7718 法国牌号：NC19FeNb 一、GH4169概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度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的首位, 并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别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、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)
1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美 国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，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。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。 核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。 表 1-1[1]%
GH4169是是Fe-Ni-Cr基沉积硬化型变形高温合金，长时间运用温度规模-253~650℃，短期运用温度在800℃，在650℃以下时具有高强度、出色的耐性以及在高低温环境均具有耐氧化耐腐蚀性。以及出色的加工功能和焊接功能和长时间组织稳定性。 GH4169适用于制作航空、航天和石油化工中的环件、叶片、紧固件和结构件等，主要有棒、板、管、带、丝、等。 GH4169对应牌号:2.4668、N07718、GH4169。 GH3536钢板GH3536棒GH3536锻件GH3536管GH3536带材 预热：工件在加热之前和加热过程中都应进行外表清理，坚持外表清洁。若加热环境含有S、P、铅或其他低熔点金属，合金将变脆。杂
质来源于做符号的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化气和气的杂质含量要低于0.1%，城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3，石油气的硫含量低于0.5%是理想的。加热的电炉应要具有较准的控温才能，炉气应为中性或弱碱性，应防止炉气成分在氧化性和还原性中动摇。 GH4169冷热加工：合金合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方法可以是水 62616964757a686964616fe59b9ee7ad9431333431353839淬或其他快速冷却方法，热加工后应及时退火以确保得到很好的功能。热加工时资料应加热到加工温度的上限，为了确保加工时的塑性，变形量到达20%时的终加工温度不应低于960℃。冷加工应在固溶处理后进行，加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程。 冷热处理：不同的固溶处理和时效处理工艺会得到不同的资料功能。因为γ”相的扩散速率较低，所以通过长时间的时效处理能使合金取得很好的机械功能。 冷打磨：工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除，需要用细砂带打磨，在HNO3和氢氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。 GH4169机加工：机加工需在固溶处理后进行，要考虑到资料的加工硬化性，与奥氏体不锈钢不同的是，合适选用低外表切削速度。GH4169焊接功能：沉淀硬化型的GH4169合金很合适于焊接，无焊
常州市天志金属材料有限公司 一、GH4169 概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度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的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别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、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169) 1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》 GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》 GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》 GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》 GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》 GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》 GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》 GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》 GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》 GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》 YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》 YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》 YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》 GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》 GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》 GB/T14995 《高温合金热轧板》 GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》 GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》 GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》 GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》 HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》 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 《WZ8系列用GH4169合金棒材》
高温合金是在高温下具有较高力学性能、抗氧化和抗热腐蚀性能的合金。高温合金按基体成分可分为镍基高温合金、铁镍基高温合金和钴基高温合金，其中镍基高温合金发展最快，使用也最广，铁镍基高温合金次之。按强化方式分为固溶强化合金和析出强化合金（或称时效沉淀强化合金）等。按成型方式和生产工艺分为变形合金、铸造合金、粉末冶金合金和机械合金化合金。 固溶强化高温合金的基体为面心立方点阵的固溶体，在其固溶度范围内通过添加铬、钴、钼、钨、铌等元素，提高原子间结合力，产生点阵畸变，降低堆垛层错能，阻止位错运动，提高再结晶温度来强化固溶体。固溶强化的效果取决于合金化元素的原子尺寸及加入量。原子半径较大、熔点较高的钼和钨具有较好固溶强化作用，两者总含量可达18%~20%。铬可防止高温氧化和热腐蚀，但含量过高会降低γ’相的固溶度，使合金的热强性下降。镍基固溶强化高温合金一般均具有优良的抗氧化、抗热腐蚀性能，塑性较高、焊接性能好，但热性相对较低。铁镍基固溶强化高温合金，虽然与镍基固熔强化高温合金相比在热强性、抗氧化和抗热腐蚀等方面略差一些，但仍具有良好的力学性能、较好冷热加工工艺性能和焊接性能。 析出强化高温合金是在固溶强化高温合金的基础上，通过添加较多的铝、钛、铌等元素而发展的。这些无元素除了强化固溶体外，通过时效处理，与镍结合形成共格稳定、成分复杂的Ni3(Al Ti)相(也就是γ’相，具有长程有序的面心立方结构)或Ni3(Nb AI Ti)相（也就是γ’’相，有序体心四方结构）金属间化合物，同时钨、钼、铬等元素与碳形成各种碳化物（如MC M6C M23C6等）由于γ’(γ’’)相和碳化物存在，使合金的热强性大大提高。此外，这类合金中还可以加入微量的硼、锆和稀士元素、形成间隙相，强化晶界。近年来发展的一些合金，往往采用固溶，析出和晶界多种方式强化，使合金具有优良的综合性能。随着AI Ti Nb 等γ’(γ’’)相形成元素含量的提高，其强化效果也增大，热强性提高，但合金的冷热加工性能和焊接性能随之下降。一般认为，AI+Ti含量大于6%（原子百分数）的高温合金焊接就很困难。镍基析出强化高温合金具有很好的热强性、抗氧化和抗腐蚀性能，正如前面所提到的冷热加工性能和焊接性能较固溶强化高温合金差。但是，在固溶状态下，有些镍基析出强化高温合金还是具有良好塑性和焊接性。铁镍基析出强化高温合金要中温下具有较高的热强性、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能。在固溶状态下，冷热加工性能和焊接性能同镍 基析出强化高温合金相类似。无论镍基析出强化高温合金还是铁镍基析出强化高温合金，当加入更多的钼、钛、硼等强化元素时，使其冷热加工塑性下降，只能通过铸造成型，一般铸造合金的焊接较为困难。 氧化物弥散强化是在基体中加入一定量细小的弥散分布的氧化颗粒，对基体进行强化，使合金具有很高的强度和某些特性。合金TDNi TDNiCr是镍和镍铬基中加入2%左右氧化钍（ThO2）颗粒强化，由于这种合金中的氧化钍在高温下不易聚集长大、不溶于基体，同时合金的熔点高，晶粒极细，在1000~12000C下仍有较高的强度，抗疲劳性能高，缺口敏感小，室温塑性较好，可轧成棒和板材。氧化物弥散强化ODS合金是利用氧化物（如Y2 O3和AI2O3）强化的合金，这类合金的采用特殊的粉末冶金工艺生产，经锻压制成材。氧化物弥散强化合金，具有很高的持久蠕变性能，是很有发展前途的新型高温材料，其缺点是成功率低，塑性焊接性和耐蚀性差，有待解决。 高温合金性能主要取决于合金成分和它的组织结构，如前面所述，难熔金属元素Mo W以及CO起到固溶强化作用，AI Ti Nb 等γ’形成元素起到析出强化作用。一般认为，强化效果应该计算W+MO和γ’形成元素的总量，而CO和Cr居于次要地位，合金的持久强度随着合金元素总量的增加而提高。现在大量研究表明，高温合金中加入微量的B Zr Ce 和Mg等元素能显著改善晶界状况，提高合金的蠕变性能，但要注意这些元素的加入量一定要严格控制，否则就会产生有害的作用，如使合金脆化，形成低熔化合物等。
1.高温合金的定义：高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定盈利作用下长期工作的一类金属材料。 2.高温合金的命名方法： 变形高温合金以“GH”加4位阿拉伯数字表示。前缀后第一位数字表分类号，1、2表铁基或铁镍基，3、4表镍基，5、6表钴基；1、3、5表固溶强化型合金，2、4、6表时效沉淀型合金。前缀后的第2、3、4位表合金编号。 铸造高温合金以“K”加3位阿拉伯数字表示。前缀后第一位数字表分类号，含义与变形合金相同，第2、3位表合金编号。 粉末高温合金以“FGH”加阿拉伯数字表示。 3.高温合金主要用于四大热端部件：导向器、涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室。 4.常见的高温合金基体有哪几种？铁基镍基钴基 5.高温合金的固溶强化机制：固溶度小的合金元素较之固溶度大的合金元素，会产生更强烈的固溶强化作用，但其溶解度小却又限制其加入量。 6.合金元素的固溶强化能力排序：Cr Y/粒子尺寸对定向凝固高温合金拉伸 和持久性能的影响 吴昌新9孙传棋9李其娟 (北京航空材料研究院9北京100095 摘要研究了一种定向凝固高温合金析出V/粒子尺寸的控制规律O结果表明V/粒子尺寸随固溶处理后冷却速度提高而减小9抗拉强度和蠕变寿命随V/粒子尺寸增大而降低9而合金的拉伸塑性将随之提高O 关键词定向合金V/粒子尺寸强度与韧性冷却速度 中图分类号TG146.1+5文献标识码A文章编号1005-5053(2002 03-0001-04 定向柱晶和单晶高温合金叶片9由于消除了垂直于应力轴的横向晶界或全部晶界9其固有韧性和强度较高[1]可以通过高温固溶处理9充分均匀化减轻偏析9同时可在这基础上控制V/粒子的尺寸9调节合金的强度与韧性O我国自行研制的DZ4无铪定向凝固高温合金已经在多种型号发动机服役飞行十多年9合金在较多型号中强度与韧性匹配甚好9发挥了合金的较大效能9但在某一型号中发现9强度与韧性的匹配不是最佳状态9强度储备过多9而韧性的裕度比较紧张O本文就是为解决此问题而开展的应用研究O 1试验材料和方法 试验材料DZ4合金公称成分为(Wt%C 0.149Cr9.59CO6.09W5.39MO2.89A16.09Ti 1.89B0.0209Ni余[2]O在Ipsen真空热处理炉中进行1220 2 2.5h的固溶处理后在1220 1050 以不同速度冷却9再进行870 32h的时效处理9试样经加工后在拉伸试验机和蠕变持久试验机上测定中温~高温下的各不同冷却速度的拉伸和持久性能O同时在JSM5600VL扫描电镜上观察V/形态9并对每种冷却速度的V/粒子形态反复观察9再将不少于三个视场的枝晶干和枝晶间放大照相9对其测定V/立方体的边长和间距O 2结论和讨论 2.1冷却速度对析出V/粒子尺寸的影响及控制 DZ4合金固溶处理温度1220 保温2h后在 收稿日期2002-04-06 修订日期2002-06-08 作者简介吴昌新(1952- 9男9高级工程师O 12201050 的温度范围内分别以25 min9 42 min968 min和88 min速度冷却9不同冷却速度的V/相粒子形态见图19而V/相粒子尺寸依赖于冷却速度的关系见图2O从图192可以看出9随着冷却速度的降低9V/粒子尺寸明显变大9同时还可以看到9即使经过了1220 的固溶均匀化热处理9合金组织枝晶干和枝晶间的偏析还是存在的9在枝晶间的V/显得比枝晶干粗大和不均匀9V/粒子以不同尺寸的立方体弥散分布于V基体O 理想的固溶处理9必须使所有铸态V/相(共晶相和粗大V/相溶解9使合金成分完全均匀9再在从固溶处理温度冷却到V/全溶温度以下时9V/相将能相对均匀细小地在整个合金组织中析出9这是定向高温合金获得最佳力学性能的最好组织9因为含有共晶或粗大V/相的偏析组织是合金的薄弱区域9以及共晶和粗大V/实际上降低了有效V/体积分数9不能充分地对合金强度作出贡献O为了得到这一组织9合金必须加热到V/全溶温度以上9使铸态V/相溶解9加热温度又要限制在合金初熔温度以下9以防止合金熔化9熔化会导致凝固偏析9形成V/共晶和产生收缩疏松O而V/全溶温度和合金初熔温度都与合金成分有关9对于有低熔点共晶相比较多的合金9例如含~f合金9最好先在较低温度进行溶解共晶相的预备热处理9以便更容易使固溶温度保持在这两个临界温度之间9当V/相溶解于基体V后9它再以细小均匀形式析出O V/相粒子尺寸影响力学性能9为了控制其大小9必须控制从固溶温度到某一温度之间的冷却速度9低于这一温度V/将不会在短时间内粗化9对DZ4合金来说9这个温度不低于1050 9所以 常州市百炼特钢有限公司 变形合金之王GH4169 GH4169，又名为Inconel 718，是沉淀强化的镍基高温高强合金。Inconel 718在－253～700℃温度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的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金的组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。 Inconel 718国内外对应牌号： Inconel 718化学成分： Inconel 718物理性能： Inconel 718在常温下合金的机械性能的最小值： Inconel 718具有以下特性： 1.易加工性 2.在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度 3.在1000℃时具有高抗氧化性 4.在低温下具有稳定的化学性能 5.良好的焊接性能 Inconel 718的金相结构，718合金为奥氏体结构，沉淀硬化后生成的γ”相使之具有了优秀的机械性 能。在热处理过程中于晶界处生成的δ相使之具有了最佳的塑性。 Inconel 718的耐腐蚀性：不管在高温还是低温环境，718合金都具有极好的耐应力腐蚀开裂和点蚀的能力。718合金在高温下的抗氧化性尤其出色。 Inconel 718工艺性能与要求：（1）热加工：合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到最佳的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。（2）冷加工：冷加工应在固溶处理后进行，加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程 Inconel718焊接工艺：合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。 Inconel718零件热处理工艺：航空零件的热处理通常按标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。Inconel 718应用范围应用领域有：由于在700℃时具有高温强度和优秀的耐腐蚀性能、易加工性，718可广泛应用于各种高要求的场合。 1.汽轮机 2.液体燃料火箭 3.低温工程 4.酸性环境 5.核工程 常州市百炼特钢有限公司是一家是一个集冶炼、开发、生产高温合金、高镍合金、镍合金、耐蚀合金、因科合金、蒙乃尔合金及各种特种合金材料于一体的高新技术生产型企业。产品有管材、棒材、板材、丝材、带材、法兰、锻件和管件等。产品应用于石油化工、航空航天、船舶、能源、电子、环保、机械以及仪器仪表等领域。 高温合金的基本知识和应用 一、高温合金是指在600度以上的高温下承受复杂的应力，而能很好发挥它的力 学和化学性能的一种合金。 二、常用的高温合金牌号有GH3030、GH2132、GH3039、GH3044、GH3128、GH4169、 GH4145、GH333 三、化学成分另外附有表格。 四、几种最常用的高温合金的材质和力学性能： GH2132(GH132)时效硬化型铁基合金 产品牌号：GH2132(GH132/IncoloyA-286/S66286) 产品规格：Φ3-350mm 执行标准：ASTM B160,B164,B166,B408,B425,B574,GB14992 1、GH2132钢的特性 该合金是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。 1.GH2132相近牌号 A-286 P.Q.A286 UNSS666286(美国)、ZbNCT25(法国)、X5NiCrTi26-15、1.4980、 1.4944(德国) 2.GH2132生产执行标准 3.GH2132工艺性能与要求： 1)、该合金具有良好的可锻性能，锻造加热温度1140℃，终锻900℃。 2)、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。 3)、合金具有满意的焊接性能。合金于固溶状态进行焊接，焊后进行时效处理。 4.GH2132 金相组织结构: 该合金在标准热处理状态下，在γ基体上有球关均匀弥散的NI3(Ti,Al）型γ'相以及TiN,TiC,晶界有微量的M3B2，晶界附近可能有少量η相和L相。 2、GH2132 化学成份：（GB/T14992-1994） GH4169(GH169)沉淀强化镍基高温合金性能研究-午虎特种合金技术部 蔡工TEL: ①⑧①①⑥①⑤⑦⑤⑧⑧ GH4169(GH169)沉淀强化镍基高温合金 >> GH4169沉淀强化镍基高温合金 GH4169特性及应用领域概述： 该合金在-253～700℃温度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的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 GH4169相近牌号： Inceonel 718、UNS NO7718(美国)、NC19FeNb(法国)、W.Nr.2.4668(德国) GH4169 化学成份：（GB/T14992-2005） 合金 牌号 % 镍 Ni 铬 Cr 铁 Fe 钼 Mo 铌 Nb 钴 Co 碳 C 锰 Mn 硅 Si 硫 S 铜 Cu 铝 Al 钛 Ti GH4169 最小 50 17 余量 2.8 4.75 0.20 0.65 最大 55 21 3.3 5.50 1.0 0.08 0.35 0.35 0.015 0.30 0.80 1.15 GH4169物理性能： 密度 g/cm3 熔点 ℃ 热导率 λ/(W/m?℃) 比热容 J/kg?℃ 弹性模量 GPa 剪切模量 GPa 电阻率 μΩ?m 泊松比 线膨胀系数 a/10-6℃-1 8.24 1260 1320 14.7(100℃) 435 199,9 77,2 --- 0.3 11.8(20~100℃) GH4169力学性能：(在20℃检测机械性能的最小值) 热处理方式 抗拉强度σb/MPa 屈服强度σp0.2/MPa 延伸率σ5 /% 布氏硬度 HBS 固溶处理 965 550 30 ≥363 GH4169生产执行标准： 标准 化学成份 棒材 锻件 板材 丝材 管材 国家标准 GB/T14992 GB/T14994 GB/T14993 GB/T14997 GB/T14998 GB/T14995 GB/T14996 YB/T5249 GB/T15062 镍基高温合金材料研究进展 姓名：李义锋1 镍基高温合金材料概述 高温合金是指以铁、镍、钴为基，在高温环境下服役，并能承受严酷的机械应力及具有良好表面稳定性的一类合金[1]。高温合金一般具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化性和抗热腐蚀性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用的可靠性[2]。因此，高温合金既是航空、航天发动机高温部件的关键材料，又是舰船、能源、石油化工等工业领域不可缺少的重要材料，已成为衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一。 在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。镍基合金在中、高温度下具有优异综合性能，适合长时间在高温下工作，能够抗腐蚀和磨蚀，是最复杂的、在高温零部件中应用最广泛的、在所有超合金中许多冶金工作者最感兴趣的合金。镍基高温合金主要用于航空航天领域950-1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。因此，研究镍基高温合金对于我国航天航空事业的发展具有重要意义。 镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50 )、在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金[2]。它是在Cr20Ni80合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性(高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度)和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保证其优越的高温性能。除具有固溶强化作用，高温合金更依靠Al、Ti等与Ni形成金属问化合物γ′相(Ni3A1或Ni3Ti等)的析出强化和部分细小稳定MC、M23C6碳化物的晶内弥散强化以及B、Zr、Re等对晶界起净化、强化作用。添加Cr的目的是进一步提高高温合金抗氧化、抗高温腐蚀性能。镍基高温合金具有良好的综合性能，目前已被广泛地用于航空航天、汽车、通讯和电子工业部门。随着对镍基合金潜在性能的发掘，研究人员对其使用性能提出了更高的要求，国内外学者已开拓了针对镍基合金的新加工工艺如等温锻造、挤压变形、包套变形等。 GH4037物理性能 GH4037（GH37）密度 ρ=8.4g/cm3 GH4037（GH37）熔化温度范围 1278~1346℃ GH4037合金特性 易加工性 在850℃时具有高的热强性、良好的综合性能和组织稳定性 在850℃时具有高抗氧化性，长期使用组织稳定 适宜于800~850℃以下长期使用的航空发动机涡轮工作叶片 良好的焊接性能 GH4037应用领域 由于在850℃以下具有中等的热强性和良好的热疲劳性能，可广泛应用于各种高要求的场合。 航空发动机 燃烧室 加力燃烧室零部件 酸性环境 涡轮工作叶片 GH4037金相组织结构 该合金在标准热处理状态的组织为奥氏体基体和弥散析出的γ相，晶界有少量的M23C6和M6C型碳化物，晶内有块状的MC型碳化物。 GH4037工艺性能与要求 1、该合金具有良好的可锻性能，锻造加热温度1140℃，终锻1100℃。 2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。 3、叶片热处理时，需缓慢加热，采用阶梯式加热曲线升温至固溶温度，控温要严格。为使叶片性能稳定，应特别注意二次固溶时的冷却速度不能过快。 4、叶片机械加工之后，必要时为了消除表面层中的残余应力，最重成品零件应进行消除应力回火，其规范为：氩气中于950℃加热2h，在加热箱内冷却至700℃，然后空冷。随后再经800℃，时效8h，空冷。经此规范处理后，不仅可消除叶片表面残余应力，还可改善缺口敏感性。 GH4037主要规格： GH4037无缝管、GH4037钢板、GH4037圆钢、GH4037锻件、GH4037法兰、GH4037圆环、GH4037焊管、GH4037钢带、GH4037直条、GH4037丝材及配套焊材、GH4037圆饼、GH4037扁钢、GH4037六角棒、GH4037大小头、GH4037弯头、GH4037三通、GH4037加工件、GH4037螺栓螺母、GH4037紧固件。γ′粒子尺寸对定向凝固高温合金拉伸和持久性能的影响
gh4169高温合金
高温合金的基本知识和应用
GH4169(GH169)沉淀强化镍基高温合金性能研究-午虎特种合金技术部
镍基高温合金材料研究进展
GH4037高温合金工艺性能GH37
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