GH159鈷基高溫合金 相近美標牌號MP159特性及應用

GH159概述

GH159合金是一種新型的高強度多相鈷基高溫合金，其發(fā)展基于國外多相鈷基高溫合金（MP合金）。該合金采用冷變形和時效處理來實現(xiàn)強化，通過在面心立方基體中誘發(fā)產生交叉網狀分布的片狀ε相來阻止位錯的長程運動，再結合析出彌散的Ni?X相進行補充強化。GH159合金具有超高強度、良好的塑韌性以及高的應力腐蝕抗力等綜合性能，在高達650℃的高溫下仍能保持其高強度特性。該合金被廣泛應用于航空發(fā)動機的高溫緊固螺栓等零件，并可用于在應力腐蝕環(huán)境（如海洋大氣環(huán)境）中服役的飛機用超高強度緊固件。主要品種為冷拉棒材。

材料牌號

相近牌號 MP159（美國）

材料的技術標準 GH159合金冷拉棒材技術標準包括：Q/6S 992—1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》（北京航空材料研究所）、C3S 284—1993《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》（協(xié)上五高28—1993《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》）。

化學成分

C: ≤0.04%

Cr: 18～20%

Ni: 余

Co: 34～38%

Mo: 6～8%

Fe: 8～10%

Ti: 2.5～3.25%

Al: 0.1～0.3%

Nb: 0.25～0.75%

B: 0.03%

Mn: 0.20%

Si: 0.20%

P: 0.02%

S: 0.01%

熱處理制度

固溶處理：1040～1055℃，4～8小時，水冷

48%冷拔變形

十時效處理：650～675℃，4～4.5小時，空冷

品種規(guī)格與供應狀態(tài) 可供應直徑為5～25mm的冷拉棒材，供應狀態(tài)為冷拔態(tài)。

熔煉與鑄造工藝 GH159合金采用真空感應加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產工藝。

應用概況與特殊要求 GH159合金主要用于航空發(fā)動機的緊固件，在600℃以下具有穩(wěn)定的性能，可長期使用。它是目前綜合性能較好的航空發(fā)動機緊固件材料。合金主要通過冷變形誘發(fā)大量網狀分布的ε相來進行強化。因此，對冷拔變形的工藝參數(shù)要嚴格控制。變形量過小時，合金強度不足；變形量過大時，合金強度增加，但塑性降低。實踐證明，在冷變形量控制在適當范圍時，合金具有較好的綜合性能。

物理及化學性能

熔化溫度范圍：熔點為1318℃

密度

p = 8.33g/cm3

磁性能

合金在25℃時的磁導率為1.0026512

化學性能

耐腐蝕性能：該合金具有優(yōu)異的抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂能力。在氯化鐵實驗和擦鹽試驗中均未發(fā)生縫隙腐蝕和點蝕，同時具有良好的抗氫脆和應力腐蝕開裂能力。

室溫及各種溫度下的力學性能

硬度：固溶狀態(tài)室溫硬度HRC≤20；冷拔狀態(tài)室溫硬度HRC≥38；冷拔+時效狀態(tài)室溫硬度HRC≥44。

組織結構

相變溫度

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

時間-溫度-組織轉變曲線

合金組織結構

合金在上臨界溫度（約700℃）以上為穩(wěn)定的面心立方Y相，在下臨界溫度以下（約540℃）為穩(wěn)定的密排六方e相；兩溫度之間為Y+E的兩相區(qū)。合金經固溶處理后全部為亞穩(wěn)定的Y相，在冷變形過程中部分Y相發(fā)生馬氏體相變轉變?yōu)榉€(wěn)定的e相。生成的E相呈薄片狀，分布于面心立方的Y相晶粒內，形成交叉網狀結構。在隨后的時效過程中，亞穩(wěn)定的Y相中又會析出Ni?X相。

工藝性能與要求

成形性能：

合金的鍛造和熱軋工藝參數(shù)見原文檔

焊接性能與焊接工藝見原文檔

零件熱處理工藝： 螺栓的熱處理工藝為650～675℃，4小時時效處理，空冷。

表面處理工藝： 合金經局部感應加熱熱鐓成螺帽后，表面再經冷搓絲加工螺紋。

切削加工與磨削性能： 合金的機加工性能類似于GH738鎳-鈷-鉻合金，可在冷加工強化和時效材料上進行機加工。

以上是GH159合金的主要性能和特點。這種合金在航空發(fā)動機等高溫緊固件領域具有廣泛的應用前景，因其卓越的性能和穩(wěn)定性，是目前較優(yōu)選的航空發(fā)動機緊固件材料之一。