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 冶炼方面:为了获得更纯净化的钢水，减低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性，镍基耐热合金，通常采用真空感应炉熔炼，甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式进行生产，变形方面:采用锻造、轧制工艺，对于热塑性差的合金甚至采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺，变形的目的是为了破碎铸造组织，优化微观组织结构，铸造方面:通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成零件，热处理方面:变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段:固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷，以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

　　以镍为基加入其他元素组成的合金。Nimonic931905年前后制出的含铜约30％的蒙乃尔(Monel)合金，是较早的镍合金。Nimonic93镍具有良好的力学、物理和化学性能，添加适宜的元素可提高它的抗yang化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。Nimonic93镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。Nimonic93在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中，镍合金都有广泛用途

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