鎳基變形高溫合金?

英國牌號：NimoNic80A

中國牌號：GH80A

一、NimoNic80A概述?

NimoNic80A是以鎳-鉻為基體，添加鋁、鈦形成γ′相彌散強化的高溫合金，除鋁含量略高外，其他與GH4033相近，使用溫度700～800℃，在650～850℃具有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。該合金冷、熱加工性能良好，主要供應熱軋棒材、冷拉棒材、熱軋板材、冷軋板材、帶材以及環(huán)形件等，用于制造發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導向葉片支座、螺栓、葉片鎖板等零件。?

1.1 NimoNic80A材料牌號 NimoNic80A。?

1.2 NimoNic80A相近牌號 GH80A(中國)。?

1.3 NimoNic80A材料的技術標準?

1.4 NimoNic80A化學成分 見表1-1。?

表1-1?%

CCrNiAlTi

0.04～0.1018.0～21.0余1.00～1.801.8～2.7

CoFeBMNSiPSAgBiCuPb

不大于

2.01.500.0080.400.800.0200.0150.00050.00010.200.002

注：B按計算量加入，允許加入微量的Ce、Zr、Mg元素。?

1.5 NimoNic80A熱處理制度 葉片用棒材為：1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷。熱軋、鍛制及冷拉棒材：按表1-2的規(guī)定進行。軋制環(huán)件：(1050～1080℃)±10℃，不大于2h，水冷＋750℃±5℃(或+700℃±5℃),4h(或16h),空冷。熱軋板材、冷軋薄板和帶材為：供應狀態(tài)＋750℃±10℃，4h，空冷。?

表1-2

材料類型固溶處理制度時效制度

熱加工用熱軋（或鍛制）棒材1080℃±10℃，8h，空冷700℃±5℃,16h,空冷或750℃±5℃,4h,空冷

熱加工用熱軋?

（或鍛制）棒材按制度①或②進行?

①1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定，油冷或水冷或空冷。（正常情況，d≥40mm，油冷）?

②1080℃±10℃,保溫時間按表1-3規(guī)定，空冷+1080℃±10℃，保溫30miN，水冷

冷拉棒材1080℃±10℃,保溫時間按表1-4規(guī)定，水冷或空冷。

表1-3

直徑/mm保溫時間/h直徑/mm保溫時間/h

≤31>6～12.54

>3～62>12.58

1.6 NimoNic80A品種規(guī)格與供應狀態(tài) 供應直徑d20～55mm的葉片用熱軋棒材、直徑不大于300mm的熱軋或鍛制棒材。冷拉棒材供應直徑8～45mm圓棒及內(nèi)切圓直徑d8～36mm的六角形棒材。供應外徑1000mm、內(nèi)徑900mm、高度130mm的軋制形件。供應厚度不大于9.5mm的熱軋板材、厚度不大于4.0mm的冷軋薄板材，厚度不大于0.8mm的冷軋帶材。葉片用熱軋棒材不經(jīng)熱處理供應，其表面應全部磨光或車光。機加工用熱軋棒材經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應。鐓鍛用冷拉棒材以冷拉并磨光狀態(tài)供應，機加工用冷拉棒材以冷拉經(jīng)固溶處理并除氧化皮狀態(tài)供應，熱加工用棒材以制造狀態(tài)并除氧化皮供應（對鍛造廠用棒材應車光后供應，其表面粗糙度應不小于3.2μm）。軋制環(huán)形件以固溶處理和粗加工狀態(tài)供應。熱軋板材、冷軋板材和帶材經(jīng)軟化處理、堿酸洗、切邊和平整或矯直后供應。?

1.7 NimoNic80A熔煉與鑄造工藝 葉片用棒材和板材采用真空感應熔煉加電渣重熔工藝。軋制環(huán)形件與熱軋、鍛制及冷拉棒材采用感應熔煉加電渣重熔，或真空感應熔煉加真空電弧重熔，或真空感應熔煉加電渣重熔工藝。?

1.8 NimoNic80A應用概況與特殊要求 該合金主要用作發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片、導向葉片支座、扇形件安裝環(huán)、螺栓、葉片鎖板等零件。?

二、NimoNic80A物理及化學性能?

2.1 NimoNic80A熱性能?

2.1.1 NimoNic80A熔化溫度范圍 熔點1405℃[1]。?

2.1.2 NimoNic80A熱導率 見表2-1。?

表2-1[1]

θ/℃100200300400500600700800900

λ/(W/(m·℃))12.1113.8315.4816.7518.3920.9323.4825.5727.66

2.1.3 NimoNic80A線膨脹系數(shù) 見表2-2。?

2.2 NimoNic80A密度 ρ=8.15g/cm3[2]。?

表2-2[2]

θ/℃16～10016～20016～30016～40016～50016～60016～700

α/10-6℃-112.1812.8613.6914.0814.5014.9415.36

2.3 NimoNic80A電性能 室溫ρ=1.23×10-6Ω.m[1]。?

2.4 NimoNic80A磁性能 無磁性。?

2.5 NimoNic80A化學性能?

2.5.1 NimoNic80A抗氧化性能 在空氣介質(zhì)中試驗100h的氧化速率見表2-3。?

表2-3[3]

θ/℃700750800

氧化速率/(g/(m2·h))0.0370.0410.047

三、NimoNic80A力學性能?

NimoNic80A渦輪葉片用棒材規(guī)定性能見表3-1。?

表3-1

技術標準試樣串聯(lián)對數(shù)持久性能

θ/℃σ/MPa斷裂時間/h

單個值平均值范圍值(RmaX)=(F)·()

WS9-7009-19963750340≥23≥32≤0.6×實際平均值

四、NimoNic80A組織結(jié)構?

4.1 NimoNic80A相變溫度?

4.2 NimoNic80A時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線?

4.3 NimoNic80A合金組織結(jié)構 葉片毛坯按不同熱處理規(guī)范處理的組織特征：1080℃±10℃,8h,空冷處理：在1080℃時基體中的γ′相和一些M7C3及M23C6型晶界碳化物溶入固溶體。在冷卻過程中晶界形成M7C3和M23C6型富鉻碳化物。M7C3大約在1000℃以上沉淀出來，并在較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6。M23C6在750～1000℃析出，也能獨立成核，生成晶界碳化物。所以在1080℃±10℃,8h,空冷處理后，晶界上呈現(xiàn)出不連續(xù)狀態(tài)的M7C3和M23C6，晶內(nèi)有γ′相和MC。?

1080℃±10℃,8h,空冷＋700℃±5℃,16h,空冷處理：合金在固溶組織的基礎上經(jīng)700℃±5℃,16h時效，晶界上的M7C3繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)镸23C6，所以在晶界上沉淀出叫連續(xù)的M23C6，晶內(nèi)的γ′相也長大成球形質(zhì)點[4]。?

五、NimoNic80A工藝性能與要求?

5.1 NimoNic80A成形性能?

5.1.1 NimoNic80A鍛造 合金具有良好的鍛造性能。鋼錠加熱溫度1120～1150℃，開鍛溫度不低于1000℃。停鍛溫度不低于950℃[2]。?

5.1.2 NimoNic80A熱軋板 軋制加熱溫度1120～1150℃，停軋溫度不低于930℃[2]。

5.1.3 NimoNic80A渦輪葉片的鍛造 渦輪葉片用毛坯應按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑，待烘干后方可入爐加熱。零件毛坯在電爐中加熱，裝爐溫度800℃±20℃，保溫60miN，加熱溫度1090℃±10℃，保溫35miN，開鍛溫度1090℃，停鍛溫度950℃，在臥鍛機上頂鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。零件毛坯鍛造中間工序應進行固溶處理，加熱溫度1130℃±10℃，保溫60miN，空冷。吹砂后，再按規(guī)定的工序要求噴涂防護潤滑劑，烘干后入爐加熱。零件毛坯再按上述規(guī)定進行裝爐、加熱、保溫，并在曲柄壓力機上進行終鍛，鍛前用二硫化鉬潤滑模膛。?

5.2 NimoNic80A焊接性能 合金可以進行自動對接氬弧焊和縫焊。?

5.2.1 NimoNic80A不加焊絲的自動鎢極氬弧焊（對接）規(guī)范見表5-1。?

表5-1[2]

厚度/mm焊前狀態(tài)電流/A電壓/V焊速/(m/miN)墊板氣體流量/(L/miN)背面氣體流量/(L/miN)鎢極直徑/mm焊嘴直徑/mm

槽寬槽深

1.2軟態(tài)5510～120.214.571.510～155～62～410～14

注：焊前用砂布打磨試樣并用丙酮清洗，厚度不大于1.2mm板材不加充焊絲，一次焊接成形。?

5.2.2 NimoNic80A縫焊規(guī)范見表5-2。?

表5-1[2]

厚度/mm焊前狀態(tài)滾盤寬/mm功率級電壓/V脈沖格休止格熱量格焊接速度/(m/miN)電極壓力/N

上下

1.2軟態(tài)5.56.5339015155～80.158728

5.2.3 NimoNic80A焊接接頭的力學性能見表5-3。?

表5-3[2]

焊接方法接頭方式厚度/mm焊前狀態(tài)焊后狀態(tài)接頭強度強度系數(shù)/%

θ/℃σb/MPa

自動氬弧焊對接1.2軟態(tài)1080℃±10℃,8h,空冷＋750℃±5℃,4h,空冷201138～1236100

縫焊搭接1.2軟態(tài)20950～108085

注：本表數(shù)據(jù)時兩批板材，每批2個試樣的拉伸試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。?

5.3 NimoNic80A零件熱處理工藝?零件的熱處理工藝按相應的材料技術標準的熱處理制度進行。對于板材、帶材的沖壓成形件，在每成形一次后需進行中間真空退火，1060℃±10℃,10miN,氬氣風扇冷卻，零件的終熱處理是在真空爐中進行時效處理，750℃±10℃,4h,氬氣風扇冷卻。對于葉片在固溶后（時效前）制造過程中產(chǎn)生的局部加工硬化應按規(guī)定的要求進行氬氣或氫氣保護表面退火，退火溫度1070～1090℃。?

5.4 NimoNic80A表面處理工藝?

5.5 NimoNic80A切削加工與磨削性能 NimoNic80A具有良好的機加工性能，*熱處理狀態(tài)具有好的機加工性能。?

表1-4

直徑或較小截面尺寸/mm保溫時間/miN直徑或較小截面尺寸/mm保溫時間/miN

≤1515～30>15～2530～45

?