GH1140高温合金
GH1140
概述
GH1140 是一种固溶强化的铁镍基高温合金，除含大量铬外，并用少量钨、钼、铝和钛等元素复合强化固溶体。合金具有中等的热强性、高的塑性、良好的热疲劳、组织稳定性和焊接工艺性能。适宜于制造工作温度850℃以下的航空发动机和燃气轮机燃烧室的板材结构件和其他高温部件。可以供应板、棒、管、丝、带材及锻件等各种变形产品。
1.1、材料牌号
GH1140（GH140，CR-2）
1.2、相近牌号
1.3、材料的技术标准
GJB 1952-1994《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 2297-1995《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》
GJB 2612-1996《航空用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3020-1997《航空用高温合金环坯规范》
GJB 3317-1998《航空用高温合金热轧板规范》
GJB 3318-1998《航空用高温合金冷轧带材规范》
GJB 3165-1998《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 3167-1998《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GB/T 15062-1994 《一般用高温合金管》
1.4、化学成分
表1-1
|
C |
Cr |
Ni |
W |
Mo |
Al |
Ti |
Fe |
|
0.06～0.12 |
20.0～23.0 |
35.0～40.0 |
1.40～1.80 |
2.00～2.50 |
0.20～0.60 |
0.70～1.20 |
余量 |
|
Ce |
Mn |
Si |
P |
S |
|
≤0.05 |
≤0.70 |
≤0.80 |
≤0.025 |
≤0.015 |
注：用电弧炉熔炼时ω(Al+Ti)就不大于1.55%，采用电弧炉+电渣熔炼时ω(Al+Ti)就不大于1.75%。
1.5、热处理制度
固溶处理：热轧板、冷轧薄板和带材1050～1090℃，空冷；丝材和管材1050～1080℃，空冷或水冷；棒材和环坯1080℃±10℃，空冷。
1.6、品种规格与供应状态
可供应各种规格的热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、管材、锻件和环形件。板、管、丝、带经固溶处理和酸洗后供应。棒材和环形件于热轧或锻造状态供应。锻件于锻造状态或经固溶处理后供应。
1.7、熔炼与铸造工艺
电弧炉熔炼或电弧炉+电渣重熔。
1.8、应用概况与特殊要求
已用于制造多种航空发动机的燃烧室火焰筒、加力扩散器、整流支板、稳定器、输油圈、加力可调喷口壳体、管接头、衬套以及飞机机尾罩蒙皮等零部件，投入成批生产使用。在550～800℃温度范围内长期使用后稍有硬化现象，使室温塑性下降。在1000℃以上的高温抗氧化性比同类用途的镍基合金稍差。
物理及化学性能
2.1、热性能
2.2、密度
ρ=8.09g/cm3
2.3、电性能
室温电阻率ρ=1.07*10-6Ω.m
2.4、磁性能
合金无磁性。
2.5、化学性能
2.5.1、抗氧化性能
2.5.1.1、合金在空气介质中试验100h的氧化速率见表2-1。
|
θ/℃ |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
|
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.014 |
0.028 |
0.139 |
0.270 |
0.523 |
2.5.1.2、合金在700℃以上长期工作时产生沿晶界氧化。在700℃～1200℃暴露100h后的最大晶界氧化深度。在700～900℃长期暴露1000h内的最大晶界氧化深度。
2.5.1.3、该合金制造的火焰筒在高于900℃长期工作时，可能产生氧化剥落；氧化剥落的速度为0.016mm/100h。火焰筒中间段，长期工作后的氧化剥落深度
表2-2
|
合金 |
氧化剥落深度/mm |
氧化剥落深度/mm |
|
200h |
800h |
|
|
GH1140 |
0.032 |
0.127 |
|
GH3039 |
|
0.115 |
2.5.1.4、合金在高温下长期工作时可采用65、66-4、W-2和W69-1珐琅涂层进行有效的保护，也可采用固体渗铝和真空喷镀铝涂层。合金基体和采用涂层后的抗氧化性对比见表2-3。
|
材料牌号 |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h沿晶氧化深度/μm |
100h沿晶氧化深度/μm |
|
900℃ |
1000℃ |
900℃ |
1000℃ |
|
|
GH1140 |
0.162 |
0.236 |
10～20 |
26～30 |
|
GH1140+65涂层 |
0.055 |
0.081 |
11～15 |
30 |
|
GH1140+66-4涂层 |
0.047 |
0.071 |
11～15 |
30 |
|
材料牌号 |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h氧化速率/(g/(m2.h)) |
100h沿晶氧化深度/μm |
100h沿晶氧化深度/μm |
|
900℃ |
1000℃ |
900℃ |
1000℃ |
|
|
GH1140+W2涂层 |
--- |
0.076 |
--- |
--- |
|
GH1140+固体渗铝 |
--- |
0.030 |
--- |
--- |
|
GH1140+真空喷镀铝 |
--- |
0.027 |
--- |
--- |
2.5.2、耐腐蚀性能 国产航空煤油无论有无CS2添加剂，对GH1140合金均无腐蚀作用，而对镍基合金，必须有添加剂才能防止腐蚀。若用国外航空煤油，有时也发现在严重的坑关腐蚀。
工艺性能与要求
3.1、热成型工艺
3.1.1、锻造时装炉温度≤700℃，加热温度1160℃±20℃，终端温度不低于900℃。
3.1.2、板坯热轧加热温度 1160℃±20℃，轧制温度1180~950℃，进最后一个孔型时温度最好控制在950~1000℃范围内。
3.1.3、热轧板荒轧加热温度1120℃，荒轧温度1120~850℃，热轧板一火轧成，总变形量要大于50%。
3.1.4、冷轧板轧压下量为30%~40%，成品板平整变形量不得大于3%。
3.2 、冷成型性能
3.2.1、板材的状态具有良好的塑性，成形工序在室温下进行。当以多次成形工艺制造零件时，每次冷成型后均进行中间，热处理。成型前零件表面涂以硝基清漆。
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