GH159-GH6159

一、GH159概述 

GH159合金是在國(guó)外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強(qiáng)度多相鈷基高溫合金。它的主要特點(diǎn)是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片狀ε相來阻止位錯(cuò)的長(zhǎng)程運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)化，再經(jīng)過時(shí)效處理析出彌散的Ni3X相補(bǔ)充強(qiáng)化。該合多金具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性和高的應(yīng)力腐蝕抗力等，并且在650℃的高溫下仍能保持其高強(qiáng)度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛機(jī)用超高強(qiáng)度緊固件。供應(yīng)的主要品種是冷拉棒材。

1.1GH159材料牌號(hào)GH159。

1.2GH159相近牌號(hào)MP159()。

1.3GH159材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

Q/6S992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》(北京航空材料研究所)

C3S284-1993《高溫緊固件GH159合金冷拉棒材》

協(xié)上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金冷拉棒材》

1.4GH159化學(xué)成分見表1-1。

表1-1% 

1.5GH159熱處理制度固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷 在室溫進(jìn)行48%?1%的冷拔變形＋時(shí)效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。

1.6GH159品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)可以供應(yīng)d5～25mm的冷拉棒材，供應(yīng)狀態(tài)為冷拔態(tài)。

1.7GH159熔煉與鑄造工藝采用真空感應(yīng)加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。

1.8GH159應(yīng)用概況與特殊要求該合金主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的緊固件，在600℃下性能穩(wěn)定，可使用。是目前好的航空發(fā)動(dòng)機(jī)緊固件材料。

合金主要是經(jīng)過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生大量網(wǎng)狀分布的ε相進(jìn)行強(qiáng)化。因此，對(duì)冷拔變形的工藝參數(shù)要嚴(yán)格控制。變形量過小，強(qiáng)度不足；變形量太大，強(qiáng)度升高，但塑性降低。實(shí)踐證明，當(dāng)冷變形量控制在下*合金具有較好的。

二、GH159物理及化學(xué)性能 

2.1GH159熱性能

2.1.1GH159熔化溫度范圍熔點(diǎn)1318℃[1]。

2.1.2GH159熱導(dǎo)率見表2-1。

表2-1[1] 

2.1.3GH159線膨脹系數(shù)見表2-2(冷拔＋時(shí)效狀態(tài))。

表2-2[3] 

2.2GH159密度ρ=8.33g/cm3[2]。

2.3GH159電性能合金的電阻率見表2-3。

表2-3[1] 

2.4GH159磁性能合金在25℃時(shí)的磁導(dǎo)率為1.00265[2]。

2.5GH159化學(xué)性能

2.5.1GH159耐腐蝕性能該合金具有好的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕。在擦鹽試驗(yàn)中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。

三、GH159力學(xué)性能 

GH159技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1。

表3-1 

注：1供應(yīng)狀態(tài)的棒材硬度要求HRC≥23。

2供應(yīng)狀態(tài)的棒材經(jīng)時(shí)效處理后，其拉伸、持久性能和硬度應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。當(dāng)棒材的拉伸性

能符合要求時(shí)，硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果不作為判廢依據(jù)。

3持久性能可在光滑-缺口組合試驗(yàn)上測(cè)定。試樣不應(yīng)在23h內(nèi)斷裂。試樣光滑部分拉斷后，其伸長(zhǎng)率

應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。

4可在棒材相鄰部位取樣并分別加工的光滑和缺口持久試樣上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試樣不應(yīng)在23h內(nèi)斷裂；光

滑試樣斷裂后，應(yīng)測(cè)定伸長(zhǎng)率；缺口試樣可不拉斷。

5持久實(shí)驗(yàn)可在高于965MPa的應(yīng)力下進(jìn)行，但實(shí)驗(yàn)過程中不能改變應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表中規(guī)定

的要求。

6經(jīng)需方同意，在965MPa的應(yīng)力下進(jìn)行持久實(shí)驗(yàn)至23h后，可每隔8～10h遞增應(yīng)力35MPa，直至試

樣拉斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表中規(guī)定的要求。

四、GH159組織結(jié)構(gòu) 

4.1GH159相變溫度γ＋ε兩相區(qū)溫度范圍為540～700℃，540℃以下的γ相為亞穩(wěn)態(tài)。

4.2GH159時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

4.3GH159合金組織結(jié)構(gòu)合金在上臨界溫度（約700℃）以上為穩(wěn)定的面心立方γ相，在下臨界溫度以下（約540℃）為穩(wěn)定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ＋ε的兩相區(qū)。當(dāng)合金從上臨界溫度冷卻到室溫時(shí)可保持亞穩(wěn)定態(tài)的γ相。當(dāng)在室溫下進(jìn)行冷變形時(shí)可誘發(fā)γ相到ε相的馬氏體型轉(zhuǎn)變。因此，合金經(jīng)固溶處理后全部為亞穩(wěn)定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發(fā)生馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的ε相。所生成的ε相為薄片狀，在面心立方的γ相晶粒內(nèi)呈交叉網(wǎng)狀分布。在隨后的時(shí)效過程中又在亞穩(wěn)定的γ相中析出Ni3X相[4～7]。

五、GH159工藝性能與要求 

5.1GH159成形性能

5.1.1GH159合金鋼錠首先在1125～1180℃保溫18～36h進(jìn)行均勻化處理以減小組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯裝爐溫度不高于600℃，加熱溫度為1120℃?10℃，時(shí)間不小于4h。開鍛溫度不低于1050℃，終鍛溫度不低于950℃.合金熱軋開坯裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1130℃?10℃，保溫30～60min。道次大變形量不能超過20%。終軋溫度不低于950℃。熱軋后合金在1050～1070℃退火1h以得到均勻晶粒，便于后續(xù)冷變形加工。

5.1.2GH159軋制棒材經(jīng)固溶處理后，經(jīng)堿、酸洗去氧化皮，再經(jīng)表面涂層處理后，進(jìn)行冷拔變形。冷拔變形量為48%?1%。

5.2GH159焊接性能焊接性能同18-8型不銹鋼，可用氬弧焊工藝[2]。

焊接速度0.14m/min

電流100～160A

電壓10V

GH159焊絲進(jìn)給0.36～0.56m/min

氬氣流量5～7L/min

5.3GH159零件熱處理工藝螺栓的熱處理工藝為650～675℃，4h時(shí)效處理，空冷。

5.4GH159表面處理工藝合金經(jīng)局部感應(yīng)加熱熱鐓成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。

5.5GH159切削加工與磨削性能合金的機(jī)加工性能類似于GH738鎳-鈷-鉻合金。可在冷加工強(qiáng)化和時(shí)效材料上進(jìn)行機(jī)加工。冷拔態(tài)的GH159合金的機(jī)加工工藝參數(shù)見表5-1。

表5-1[1]