Nimonic93
目录
概述---------------------------------------------------------------3
----------1.1、材料牌号
----------1.2、相近牌号
----------1.3、材料的技术标准
----------1.4、化学成分
----------1.5、热处理制度
----------1.6、品种规格与供应状态
----------1.7、熔炼与铸造工艺
----------1.8、应用概况与特殊要求
特理及化学性能------------------------------------------------3
----------2.1、热性能
----------2.2、密度
----------2.3、电性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化学性能
力学性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技术标准规定的性能
----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能
----------3.3、持久和蠕变性能
----------3.4、疲劳性能
----------3.5、弹性性能
组织机构---------------------------------------------------------5
----------4.1、相应温度
----------4.2、合金组织机构
----------4.3、时间-温度-组织转变曲线
工艺性能与要求------------------------------------------------5
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件热处理工艺
----------5.4、表面处理工艺
----------5.5、切削加工与磨削性能
GH93概述
GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好，可以供应板材、棒材和锻件。
1.1GH93材料牌号GH93。
1.2 GH93相近牌号Nimonic93(英国),NCK2OTA(法国）。
1.3GH93材料的技术标准
C3S 163-1985《GH93合金热轧和锻制棒材》(长城钢厂三分厂）
C3S 164-1985《GH93合金冷轧薄板》(长城钢厂三分厂）
1.4GH93化学成分见表1-1。表1-1%
CCrNiCoAlTiFeBMnSiPSCuPb
≤0.1318.0～21.0余量15.0～21.01.0～2.02.0～3.0≤1.00≤0.02≤1.00≤1.00≤0.015≤0.015≤0.20≤0.0025
注:B按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5GH93热处理制度1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6GH93品种规格与供应状态可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7GH93熔炼与铸造工艺真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8GH93应用概况与特殊要求该合金制造的航空发动机零部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、GH93物理及化学性能
2.1GH93热性能
2.1.1 GH93熔化温度范围1360～1390℃。
2.1.2 GH93热导率见表2-1。
表2-1[1]
λ/(W/(m·℃))11.4712.7714.4415.9917.5418.9720.6422.3223.9925.8327.88
2.1.3GH93比热容见表2-2。
表2-2[1]
c/(J/(kg.℃))446467494520547572600626652679706
2.1.4GH93线膨胀系数见表2-3。
表2-3[2]
θ/℃16～10016～20016～30016～40016～50016～60016～700
α/10-6℃-111.9112.9713.5214.1014.4914.9915.61
2.2 GH93密度ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93电性能
2.4 GH93磁性能合金无磁性。
2.5 GH93化学性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4[2]
θ/℃700800900
氧化速率/(g/(m2·h))0.03980.02360.1435
注:试验方法按YB48-1964。
GH93力学性能
3.1 GH93技术标准规定的性能 见表3-1。
3.1.1 GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1
品种拉伸性能HBS持久性能
θ/℃σb/MPaσP0.2/MPaδ5/%θ/℃σ/MPat/hδ5/%
不小于不小于
锻材
815588
29430
305
7
表3-2
品种统计数σb/MPaσP0.2/MPa
ABSABS
锻材
轧材100
1001115
11401155
11851080
1080700
725740
765685
685
注:长城钢厂三分厂数据。
3.2 GH93室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 GH93拉伸性能 见表3-3。
3.2.2 GH93冲击性能
3.2.2.1 GH93d22mm棒材在标准热处理状态的冲击性能见表3-4。
表3-3[2]
品种规格/mm状态θ/℃σb/MPaδ5/%φ/%
轧制棒材(d20～22)1065℃±10℃,8h,空冷＋710℃±10℃,16h，空冷20
400
600
700
800
815
850
9001304
1282
1162
1033
770
715
637
48929
29
24
28
23
24
20
3441
38
36
31
24
31
29
50
表3-4[2]
θ/℃20600700800850
3.2.2.1 GH93锻材纵向冲击韧度aKU=980kJ/m2
左右，横向冲击韧性aKU≈441～539kJ/m2。
3.3 GH93持久和蠕变性能
3.3.1 GH93高温持久性能
3.3.1.1 GH93该合金的热强参数综合曲线见图3-1。
3.3.1.2 GH93锻材和轧材在标准热处理状态不同温度的持久性能见表3-5。
表3-5[2]
品种700℃,441MPa750℃,343MPa850℃,196MPa900℃,98MPa
光滑缺口光滑光滑缺口光滑
t/hδ5/%φ/%t/hδ5/%φ/%t/ht/hδ5/%φ/%t/ht/hδ5/%φ/%
3.3.1.3 GH93锻材纵向和横向试样的持久强度相近，但横向试样的持久塑性低于纵向试样。锻材在650℃和750℃均无缺口敏感性。
3.3.1.4 GH93棒材在标准热处理状态的持久强度见表3-6。
表3-6[2]
θ/℃σ100/MPaσ300/MPaσ1000/MPaθ/℃σ100/MPaσ300/MPaσ1000/MPaθ/℃σ100/MPaσ300/MPaσ1000/MPa
70056950040275039235328485018615793
注:根据热强参数综合曲线和试验值确定。
3.3.2 GH93高温蠕变性能
3.3.2.1 GH93棒材在标准热处理状态的蠕变性能见表3-7。
表3-7[2,3]
θ/℃t/hσ/MPaεt/%εtP/%θ/℃t/hσ/MPaεt/%εtP/%
650
815100
100490
1470.203
0.1540.060
0.075815
850300
100137
980.274
0.1660.178
0.102
3.3.2.2 GH93标准热处理状态的盘锻件在650℃的蠕变曲线见图3-2。
3.4 GH93疲劳性能
3.4.1 GH93高周疲劳标准热处理状态的旋转弯曲疲劳强度见表3-8。
表3-8[1～3]
θ/℃N/周σ-1/MPaσ-1H/MPa
750
815107392
294275
226
3.5 GH93弹性性能
3.5.1 GH93弹性模量见表3-9。
表3-9[1]
四、GH93组织结构
4.1 GH93相变温度γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2 GH93时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH93合金组织结构在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。
五、GH93工艺性能与要求
5.1 GH93成形性能该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不低于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。
5.3 GH93零件热处理工艺涡轮盘坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效
处理，也可以用饼坯经完全热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。
5.4 GH93表面处理工艺 涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5 GH93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
Nimonic93 目前使用广泛的是第二代材料N10665(B-2)、N10276(C-276)、N06022(C-22)、N06455(C-4)和N06985(G-3)，4、原则:冲裁形状简单的工件时，采用单工序模具完成即可，而在冲裁形状复杂的工件时，由于模具的结构或强度受到限制，其内外轮廓应分成几部分冲裁，需采用多道五金冲压加工工序，很多人使用积泰镍基合金也是因为这种金属材料还具备比较好的耐热性，我们都知道，其实很多工业加工环境中的温度都比较高，所以在这样的环境条件下，对于金属材料的耐热性要求就会比较高，而这种合金材料遇到高温之后不会产生任何变化，依然可以保持性状态，所以这种合金材料也因为这种优势而得以广泛应用，
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Nimonic93 为了满足以上对动轴承的性能的要求，对轴承钢材料提出了以下一些基本的性能要求:
（1）Nimonic93高的接触疲劳强度，
（2）Nimonic93热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度，
（3）Nimonic93高的耐磨性、低的摩擦系数，
（4）Nimonic93高的弹性极限，
（5）Nimonic93良好的冲击韧性和断裂韧性，
（6）Nimonic93良好的尺寸稳定性，
（7）Nimonic93良好的防锈性能，
（8）Nimonic93良好的冷、热加工性能。