GH3128
一、GH3128概述
GH3128是以鎢、鉬固溶強化并用硼、鈰、鋯強化晶界的鎳基合金，具有高的塑性，較高的持久蠕變強度以及良好的性和沖壓、焊接等性能。其優(yōu)于GH3044和GH3536等同類鎳基固溶合金。適合于制造在950℃下工作的航空發(fā)動機的燃燒室火焰筒、加力燃燒室殼體、調(diào)節(jié)片及高溫零、部件，主要產(chǎn)品為冷軋薄板，也可供應(yīng)熱軋板、棒材、鍛件、絲材和管材。
1.1GH3128材料牌號GH3128(GH128，紅星11號)
1.2GH3128相近牌號
1.3GH3128材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
GJB1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》
GJB2612-1996《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》
GJB3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》
1.4GH3128化學(xué)成分見表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni | W | Mo | Al | Ti | Fe | B | Zr | Ce | Mn | Si | P | S |
不大于 | ||||||||||||||
≤0.05 | 19.0～22.0 | 余量 | 7.5～9.0 | 7.5～9.0 | 0.40～0.80 | 0.4～0.80 | 0.2 | 0.005 | 0.06 | 0.05 | 0.50 | 0.80 | 0.013 | 0.013 |
注：B、Ce、Zr按計算量加入。
1.5GH3128熱處理制度交貨狀態(tài)固溶溫度為1140～1180℃，空冷。高溫性能經(jīng)1200℃補充固溶處理后進行檢驗。
1.6GH3128品種規(guī)格和供應(yīng)狀態(tài)供應(yīng)的冷軋薄板δ0.8～4.0mm、熱軋板δ4～14mm、冷拉焊絲d0.3～10mm。冷軋板和熱軋板于固溶和酸洗后供應(yīng)；焊絲于冷拉、半硬或固溶和酸洗狀態(tài)供應(yīng)。
1.7GH3128熔煉和鑄造工藝非真空或真空感應(yīng)爐加電渣重熔。
1.8GH3128應(yīng)用概況與特殊要求合金適用于制造在950℃以下工作的航空發(fā)動機燃燒室和加力燃燒室零部件，使用效果良好。
二、GH3128物理及化學(xué)性能
2.1GH3128熱性能
2.1.1GH3128(GH128)熔化溫度范圍1340～1390℃[1]。
2.1.2GH3128(GH128)熱導(dǎo)率見表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 950 |
λ/（W/（m?℃）） | 11.30 | 12.56 | 14.24 | 15.49 | 16.75 | 18.42 | 19.68 | 21.35 | 23.02 | 23.86 |
2.1.3GH3128線膨脹系數(shù)見表2-2。
2.1.4GH3128熱擴散率見表2-3。
表2-2[2]
θ/℃ | 18～100 | 18～200 | 18～300 | 18～400 | 18～500 | 18～600 | 18～700 | 18～800 | 18～900 | 18～1000 |
α/10-6℃-1 | 11.25 | 11.86 | 12.68 | 12.80 | 13.37 | 13.68 | 14.46 | 15.19 | 15.66 | 16.29 |
2.2GH3128密度ρ=8.81g/cm3[2]。
2.3GH3128電性能電性阻率表2-4。
2.4GH3128磁性能合金無磁性[3]。
表2-3[2]
θ/℃ | 25 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Q/（10-6m2/S）） | 2.30 | 2.49 | 2.78 | 3.08 | 3.39 | 3.69 | 3.88 | 4.16 | 3.92 | 4.16 |
表2-4[2]
θ/℃ | 17 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
p/（10-6Ω.M）） | 1.37 | 1.42 | 1.39 | 1.40 | 1.39 | 1.38 | 1.38 | 1.39 |
2.5GH3128化學(xué)性能
2.5.1GH3128性能合金在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表2-5。
表2-5[1]
θ/℃ | 900 | 1000 | 1100 |
氧化速率/（g/(m2?h）） | 0.055 | 0.236 | 0.269 |
2.5.2耐腐蝕性能海洋性燃氣腐蝕性能見表2-6。
表2-6[3]
試驗制度 | 試樣尺寸/mm | 失重/(mg/cm2) | 宏觀檢查 |
900℃，27h | 1.5?15?30 | 2.2 | 表面完好 |
注：試驗條件是空氣與燃料之比為39：1，鹽氛濃度為106?10-6，燃料為0號柴油。
三、GH3128力學(xué)性能
GH3128標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。
表3-1
品種 | 試樣狀態(tài) | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | δ5/% | σ/MPa | δ/mm | t/h | δ5/% | |||
不小于 | ||||||||
熱軋板 | 交貨狀態(tài) | 20 | 735 | 40 | - | - | - | - |
交貨狀態(tài)＋1200℃，空冷 | 950 | 175 | 40 | - | - | - | - | |
冷軋薄板 | 交貨狀態(tài) | 20 | 735 | 40 | - | - | - | - |
交貨狀態(tài)＋1200℃，空冷 | 950 | 175 | 40 | 規(guī)范Ⅰ 54 | >1.2 ≤1.2 | ≥23 ≥20 | 實測 實測 | |
規(guī)范Ⅱ 39 | ≥1.5 <1.5～1.0 ≤1.0 | ≥100 ≥80 ≥70 | 實測 實測 實測 | |||||
注：持久性能的初次檢驗按規(guī)范Ⅰ進行。按規(guī)范Ⅰ進行檢驗不合格時，允許按規(guī)范Ⅱ重新檢驗。
四、GH3128(GH128)組織結(jié)構(gòu)
4.1GH3128相變溫度
4.2GH3128時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線μ相的析出曲線見圖4-1。
4.3GH3128合金組織結(jié)構(gòu)合金在固溶狀態(tài)為單相奧氏體組織，含有少量細小均勻分布的TiN和M6C。在時效過程中析出M6C、μ、αw和M23C6相。μ相的析出溫度范圍是700～1050℃，大析出量為3.49%。M23C6相在700～800℃時效后析出，析出量僅為0.14%。aw相是在900℃時效后發(fā)現(xiàn)的，200h達到析出高峰，其量為0.86%。斷續(xù)延長時效時間，板出量下降。時效時間對析出量的影響見圖4-2。
五、GH3128（GH128）工藝性能與要求
5.1GH3128成形性能
5.1.1GH3128板材反復(fù)彎曲和沖壓性能見表5-1。
5.1.2GH3128加工工藝參數(shù)鋼錠鍛造時裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1160℃?10℃，
終鍛溫度大于900℃；板坯軋制加熱溫度為1170℃?10℃，終軋溫度大于900℃；薄板熱軋加熱溫度為1140～1180℃，終軋溫度大于800℃。冷軋總壓下率為30%～50%。
表5-1[1]
熔煉工藝 | 試樣厚度/mm | 試樣狀態(tài) | 反復(fù)彎曲次數(shù) | 杯突深度/mm | 限深沖系數(shù) |
感應(yīng)加電渣 感應(yīng)加真空電弧 | 1.5 1.5 | 1150℃，空冷 供應(yīng)狀態(tài) | 24 30 | 11.5 12.9 | 2.0 --- |
5.2GH3128焊接性能板材焊接性能良好，可采用氬弧焊、縫焊和點焊等方法焊接，均能得到滿意的焊接接頭質(zhì)量，接頭強度系數(shù)大于90%，該合金可與GH3044、GH3039、GH1140、GH3030和1Cr18Ni9Ti等板材焊接。
5.2.1GH3128焊接工藝參數(shù)
5.2.1.1GH3128手工氬弧焊對接工藝參數(shù)見表5-2。
表5-2[2]
厚度/mm | 焊接電流/A | 弧壓/V | 氬氣流量/(L/min) | 鎢直徑/mm | 填料 | 焊速/(m/min) |
1.5 | 95～115 | 10 | 11 | 2 | 母材切條 | 0.33～0.37 |
5.2.1.2GH3128縫焊工藝參數(shù)見表5-3。
表5-3[2]
厚度/mm | 二次電壓/V | 焊接時間/s | 休止時間/s | 焊接電流/A | 電電壓/N | 焊速/(m/min) |
1.5 | 4.25 | 0.28 | 0.24 | 9800 | 6375～7845 | 0.34 |
5.2.2GH3128手工氬弧焊和縫焊接頭的力學(xué)性能見表5-4。
表5-4[2]
焊接方法 | 熔煉工藝 | 焊接材料 | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | 接頭強度系數(shù)/% | σ/MPa | t/h | ||||||
焊前 | 焊后 | 焊前 | 焊后 | ||||||
手工氬弧焊 | 感應(yīng)加電渣 | GH3128 | 800 950 | 419 196 | 392 186 | 95 94 | - 39 | - 142 | - 141 |
感應(yīng)加真空電弧 | GH3128 | 20 800 900 950 | - - - - | 755 387 240 177 | - - - - | - - - 39 | - - - - | - - - 107～229 | |
縫焊 | 感應(yīng)加電渣 | GH3128＋GH3128 | 800 900 950 1000 | 412 255 196 142 | 402 250 206 142 | 98 98 100 100 | - 59 39 29 | - 148 193 149 | - 140 142 108 |
GH3128＋GH3044 | 800 900 950 | - - - | 417 245 147 | - - - | - - - | - - - | - - - | ||
感應(yīng)加真空電弧 | GH3128＋GH3128 | 20 800 900 950 | - - - - | 730 363 265 181 | - - - - | - - - 39 | - - - - | - - - 146 | |
注：板厚δ1.5mm。
5.3GH3128零件熱處理工藝航空發(fā)動機加力燃燒室零部件的固溶處理溫度為1200℃?10℃，空冷；燃燒室火焰筒零部件的固溶溫度為1160℃?10℃，空冷；零件多次沖壓成形時的中間處理溫度為1100℃?20℃，保溫時間根據(jù)零件厚度和裝爐情況確定。
5.4GH3128表面處理工藝在高溫下工作的零件可采用W-2琺瑯涂層進行有效的保護。
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