GH5K鍛件 GH3007圓鋼 機(jī)械性能

GH5K (GH3007)

高溫合金鍛件的鍛造特點(diǎn)是：

1. 塑性低

2. 
   

高溫合金由于合金化程度很髙，具有組織的多相性且相成分復(fù)雜，因此，工藝塑性較低。特別是在高溫下，當(dāng)含有s、Pb、Sn等雜質(zhì)元素時(shí)，往往削弱了晶粒間的結(jié)合力而引起塑性降低。

高溫合金一般用強(qiáng)化元素鋁、鈦的總含量來判斷塑性高低，當(dāng)總含量≥6%(質(zhì)最分?jǐn)?shù)）時(shí)，塑性將很低。鎳基高溫合金的工藝塑性比鐵基高溫合金低。高溫合金的工藝塑性對(duì)變形速度和應(yīng)力狀態(tài)很敏感。有些合金鑄錠和中間坯料需采用低速變形和包套鐓粗，包套乳制，甚至包套擠壓才能成形。

2.變形抗力大

由于高溫合金成分復(fù)雜，再結(jié)晶溫度髙，再結(jié)晶速度慢，在變形溫度下具有較高的變形抗力和硬化傾向。變形抗力一般為普通結(jié)構(gòu)鋼的4~7倍。

3.鍛造溫度范圍窄

高溫合金與碳鋼相比，熔點(diǎn)低，加熱溫度過高容易引起過熱、過燒。若停鍛溫度過低，則塑性低、變形抗力大，且易產(chǎn)生冷熱混合變形導(dǎo)致鍛件產(chǎn)生不均勻粗晶。因此，高溫合金鍛造溫度范圍很窄，一般才200℃左右。而鎳基耐熱合金的鍛造溫度范圍更窄，多數(shù)在100~150℃,有的甚至小于100℃。

4.導(dǎo)熱性差

高溫合金低溫的熱導(dǎo)率較碳鋼低得多，所以，一般在700~800℃范圍需緩慢預(yù)熱，否則會(huì)引起很大的溫度噸力，使加熱金屬處于脆性狀態(tài)。

GH5K高溫合金 GH3007高溫合金

牌號(hào)：GH5K (GH3007)

C： ≤0.12

Cr： 20.00～35.00

Mn： ≤0.50

Ni： 余量（54.38～79.50）

Fe： ≤8.00

Cu： 0.50～2.00

Si： ≤1.00

P： ≤0.040

S： ≤0.040

按照高溫合金及其零件制造工藝方法的不同，高溫合金可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末（冶金）高溫合金。其中粉末高溫合金又可進(jìn)一步分為常規(guī)粉末冶金合金和機(jī)械合金化合金（氧化物彌散強(qiáng)化合金）兩類。近來，又在粉末冶金高溫合金的基礎(chǔ)上開發(fā)出噴射沉積成形制坯的工藝方法。

1.變形高溫合金

變形高溫合金及其鍛件的制造方法與鋼和不銹鋼的生產(chǎn)工藝路線基本相同，也是采用熔煉和經(jīng)鍛壓開坯后，再分別經(jīng)過鍛、軋、擠、拉拔等工序生產(chǎn)成板、棒、型、管和絲材及鍛件。所不同的是：采用多次真空組合熔煉工藝（例如，真空感應(yīng)＋真空自耗重熔，真空感應(yīng)＋真空自耗重熔＋電渣）生產(chǎn)變形高溫合金鑄錠，擴(kuò)散退火后方可進(jìn)行開坯。鑄錠開坯一般不采用普通鍛錘，而是采用變形速率較低的快速鍛造液壓機(jī)鍛造、包套軋制或擠壓工藝。高合金化變形高溫合金渦輪盤的典型生產(chǎn)流程示于圖2-1-5。

2.鑄造高溫合金

鑄造高溫合金經(jīng)真空感應(yīng)爐熔煉成母合金后，再經(jīng)過真空重熔直接澆鑄成鑄件。

3.粉末冶金高溫合金

隨著現(xiàn)代高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，對(duì)高溫合金性能的要求越來越高，需要高合金化的變形高溫合金制造渦輪盤，以滿足渦輪盤對(duì)高工作溫度和高應(yīng)力條件下工作的要求。由于傳統(tǒng)的變形（鑄錠－鍛造）高溫合金合金化程度的提高，γ′相含量大大增加，因而在大大提高力學(xué)性能的同時(shí)，也使鑄錠產(chǎn)生嚴(yán)重偏析的缺點(diǎn)，導(dǎo)致鍛造的極大困難。例如，Rene′95和ЭП742等合金就需要特殊的熔煉工藝和用特殊的鍛造方法進(jìn)行開坯，且材料利用率很低。為解決高合金化引起的宏觀嚴(yán)重偏析和變形困難的問題，粉末冶金高溫合金應(yīng)運(yùn)而生。

與常規(guī)鑄錠冶金技術(shù)相比，粉末冶金技術(shù)允許提高合金元素的含量；獲得較高的強(qiáng)度（尤其是屈服強(qiáng)度和疲勞性能），因而更適合于作渦輪盤和壓氣機(jī)盤材料。粉末冶金可使合金具有均勻的化學(xué)成分和顯微組織，避免宏觀偏析使工藝塑性大幅度下降，從而可以獲得更接近零件形狀的凈形鍛件。目前，國外研制成功的粉末冶金高溫合金有10余個(gè)牌號(hào)，其中廣泛應(yīng)用的有IN100、Rene′95、MERL76、Rene′88DT和ЭП741НП等。

粉末高溫合金和Gatorizing（超塑性鍛造）生產(chǎn)渦輪盤的典型工藝流程示于圖2-1-6。

制粉工藝有多種，其中具有代表性且獲得廣泛應(yīng)用的有氬氣霧化法和旋轉(zhuǎn)電極法。在圖2-1-6所示的工藝路線中，由于擠壓開坯需要昂貴的萬噸級(jí)大型擠壓機(jī)，超塑性鍛造渦輪盤又需要采用鉬合金模具和在真空室內(nèi)進(jìn)行，設(shè)備和工藝裝備昂貴；從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，也有些公司采用在熱等靜壓后直接等溫模鍛渦輪盤的工藝方案。有些公司對(duì)小型渦輪盤采用不經(jīng)鍛造而直接熱等靜壓制造渦輪盤的工藝方案。但是，成熟和可靠的還是圖2-1-6所示的擠壓開坯和超塑性鍛造工藝方案，采用這種工藝方案生產(chǎn)的粉末合金渦輪盤已有數(shù)萬件在各種飛機(jī)上服役。

4.機(jī)械合金化合金

機(jī)械合金化（MA）是將兩種以上的金屬粉末與中間合金粉末一起置入高能球磨機(jī)中進(jìn)行球磨而制成合金粉末的方法。機(jī)械合金化（MA）的原理是依靠在球磨過程中對(duì)金屬粉末進(jìn)行碾壓和破碎，使金屬粉末產(chǎn)生塑性變形，并使十分純凈的金屬表面彼此接近到原子互相作用的距離。兩種金屬原子互相作用，并伴隨著互相擴(kuò)散而冷焊在一起。這樣，對(duì)金屬粉末反復(fù)進(jìn)行碾壓和破碎，接著又被冷焊，最終達(dá)到均勻合金化。美國開發(fā)的典型機(jī)械合金化合金有MA956、MA754和MA6000E，主要用于制造燃燒室零部件和導(dǎo)向葉片及渦輪葉片等。

機(jī)械合金化高溫合金的制造工藝流程示于圖2-1-7。

5.沉積成形制坯工藝

盡管粉末冶金高溫合金和Gatorizing（超塑性鍛造）結(jié)合生產(chǎn)的渦輪盤具有合金元素含量高，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和疲勞性能高以及化學(xué)成分和顯微組織均勻，使生產(chǎn)的渦輪盤鍛件質(zhì)量優(yōu)異，然而，該工藝方法工序多，生產(chǎn)周期長，材料利用率低，需要大量昂貴的鍛造設(shè)備和工藝裝備，使渦輪盤鍛件成本高。為在保證渦輪盤質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低其成本，特地開發(fā)了噴射沉積成形（Spray Forming）制坯的工藝方法