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GH4037高溫合金成分性能與熱處理

來源:江蘇九銘特鋼有限公司   2025年07月10日 12:38  

 GH4037高溫合金成分性能與熱處理

 

以下是 ?GH4037(GH37)鎳基時效強化高溫合金?的完整技術規范,整合化學成分、核心性能及熱處理工藝:

GH4037(GH37)合金是奧氏體型時效強化的鎳基合金,添加總量約4%的鋁鈦生成γ相進行時效強化,并加入較多的鎢、鉬進行固溶強化,還添加微量的硼強化晶界。該合金在850℃以下使用,具有高的熱強性、良好的綜合性能和組織穩定性,廣泛用于制造航空發動機渦輪工作葉片,在800-850℃以下長期使用。


?一、化學成分(質量分數%)?

?元素?NiCrWMoAlTiB
?范圍?余量13.0~16.0 5.00~7.00 2.00~4.00 1.80~2.30 1.80~2.30 ≤0.020 

?強化機制?:

  • ?γ'相強化?:Al+Ti 總量~4%,形成 Ni?(Al,Ti) 有序相 ;

  • ?固溶強化?:W+Mo 協同提升高溫強度 ;

  • ?晶界凈化?:B 抑制晶界脆性 。


? ?二、核心性能?

1. ?高溫力學性能?

?參數??數值??溫度條件?
?抗拉強度?≥850 MPa 室溫
?屈服強度?827~1034 MPa 室溫
?延伸率?20%~30% δ5 標距 
?硬度?220~290 HB (30~45 HRC) 室溫 
?持久強度?>1000 h 850℃/196 MPa 
?蠕變壽命?52.7 h 850℃/196 MPa
?沖擊韌性?430 kJ/m2 700℃時效200 h 

2. ?物理與耐環境性能?

?特性??數值??備注?
?密度?8.15~8.40 g/cm3 室溫 
?熔點?1278~1346℃ 
?熱膨脹系數?12.7×10??/℃ (RT~1000℃) 
?抗氧化性?耐1093℃氧化 航空發動機環境 
?耐蝕性?耐受海水、酸堿介質 化工裝備適用 

?? ?三、熱處理工藝規范?

1. ?固溶處理?

  • ?溫度?:1140~1150℃ ;

  • ?保溫?:1~2 h(薄壁件取下限);

  • ?冷卻?:?強制水冷?(抑制碳化物析出)。

?作用?:溶解γ'相與碳化物,獲得均質奧氏體組織 。

2. ?時效強化?

  • ?溫度?:?800℃?(優) 或 700~850℃ ;

  • ?時間?:8~16 h ;

  • ?冷卻?:空冷或爐冷 。

?組織轉變?:

  • γ'相彌散析出(尺寸 20~50 nm)↑ 高溫強度 ;

  • M??C?/MC碳化物晶界釘扎 ↑ 蠕變抗力 。


?? ?四、加工與應用關鍵點?

?環節??要求??風險控制?
?鍛造?1140℃始鍛 → 1100℃終鍛 晶粒尺寸控≤50 μm 
?焊接?TIG焊+預熱 → ERNiCrMo 焊絲 焊后消應力退火 
?表面處理?電解拋光 ↑ 抗麻坑缺陷 避免應力集中 
?應用場景?航空渦輪葉片(800~850℃)長期服役組織穩定 

?工藝警示?:

  1. ?時效溫度>850℃?:γ'相粗化 → 強度下降 ≥30% ;

  2. ?冷卻過慢?:晶界M??C?連續析出 → 沖擊韌性↓50% ;

  3. ?鍛造變形不足?:枝晶偏析殘留 → 麻坑缺陷風險 ↑ 。


? ?五、性能優化對比?

?狀態??抗拉強度??延伸率??850℃蠕變壽命?
?鑄態?~700 MPa15%28.3 h 
?固溶+時效?≥850 MPa25%?52.7 h

?提升機制?:
γ'相尺寸優化(→ 強化效果↑)+ 晶界碳化物斷續分布(→ 韌性↑)。


?總結?:GH4037 通過 ?γ'相時效強化+W/Mo固溶協同?,在850℃以下實現高強度(σ_b≥850 MPa)與長壽命(蠕變>50 h)的平衡,專用于航空發動機渦輪葉片,其熱處理需嚴守 ?1140℃快冷固溶+800℃時效? 工藝窗口以規避性能衰減 。


 

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