GH4037材料介紹

材料定義

GH4037是一種奧氏體型時效強化的鎳基高溫合金，它在鎳和銅以及其他重要化學成分的基礎上形成，很大程度上依賴于銅。

化學成分

GH4037合金的主要成分包括：約0.1 - 0.15%的碳（C），0.2 - 0.5%的硅（Si），0.2 - 0.5%的錳（Mn），小于0.035%的磷（P）和硫（S），18 - 21%的鉻（Cr），2.5 - 3.5%的鉬（Mo），1 - 1.5%的鈦（Ti）等。此外，它平均還含有16%的鉬、15%的鉻、5.5%的鐵、4%的鎢和其他元素的微小百分比。

物理性能

耐溫性：其耐溫性比第二代單晶合金CMSX - 4（最高服役溫度約為1163℃）高30℃左右，服役溫度可達1204℃左右，高溫合金的最大耐高溫性能可達1093℃左右。

硬度：硬度約為220 - 290HB。

熱膨脹系數：在室溫至1000℃之間的熱膨脹系數為12.7×10^ - 6/℃，少量的Si對其膨脹系數影響不大，但會使居里點下降，C對Fe - Ni合金膨脹系數的影響很大。冷加工會使線脹系數降低，甚至變成負值，不過處于這種狀態下性能不穩定，一般要回火使合金充分再結晶，通常還要進行人工時效老化處理，使組織充分穩定。

耐腐蝕性：在氫氟酸和氟氣介質、熱濃堿溶液、中性溶液、水、海水、大氣和有機化合物中具有優異的耐腐蝕性，特別耐硫酸和不純凈磷酸的腐蝕，能夠承受還原性和氧化性兩種環境條件的侵蝕，還具有良好的耐點蝕性（PREN≥43）和耐應力腐蝕性能，幾乎對氯化物離子應力腐蝕開裂具有免疫力，在氧化和還原條件下，能抵抗高溫腐蝕介質的氧化和侵蝕，甚至在沉淀硬化狀態下，也能抵抗氯離子應力腐蝕開裂。

力學性能

該合金在850℃以下運用，具有高的熱強性、良好的綜合性能和組織穩定性。在700℃左右有一定的缺口敏感性。合金中碳和硅的含量，應控制在適宜的范圍，否則會影響材料的性能，并使葉片在機加工過程中往往出現掉塊現象。

加工性能

成形性能：具有良好的可鍛功能。鑄錠鑄造時，加熱溫度為1160℃，終鍛溫度不低于1000℃，開鍛時選用輕、快錘擊或小壓下量變形（10 - 15%），鑄造組織破碎后可逐漸增大變形量至35% - 40%。葉片模鍛大多在曲軸壓力機上進行，加熱溫度1150 - 1170℃，各火次終鍛溫度不低于1060℃，操作應迅速，從出爐至模鍛時間推薦為2s左右。在頂鍛模內模鍛時每一火次的總變形量為：鎖根部分約15%，葉尖部分約45% - 50%；在終鍛模內模鍛時每一火次變形量為：鎖根部分約18% - 20%，葉尖部分約30% - 35%。在氧化氣氛中加熱時，將使坯料表層元素貧化（特別是碳和硼元素），推薦留單面加工余量不小于1.2mm；在保護氣氛中加熱時，葉片表面加工余量可以減少。該合金葉片坯料，能夠選用高速錘擠壓成形工藝，但要處理模鍛潤滑問題，并實驗確認擠壓的溫升情況，否則易形成不均勻粗晶、帶狀組織或表面裂紋。

軋制性能：軋制加熱溫度為1150 - 1180℃，開軋溫度高于1100℃，終軋溫度不低于1020℃。

焊接性能：焊接性能較好，能提高耐腐蝕能力，特別是對焊縫熱影響區的耐蝕能力。

熱處理工藝

一次固溶1170 - 1180℃，2h，空冷 + 二次固溶1050℃±10℃，4h，緩冷 + 時效800℃±10℃，16h，空冷。