高温合金GH/NS
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描述：GH5605是Co-Cr-Ni基固溶强化型变形高温合金，使用温度在1000°C以下。合金中加入ω（Cr）20%和ω（W）15%进行固溶强化。合金在815°C以下具有中等的持久和蠕变强度，在1090°C以下具有优良的抗氧化性能，同时具有较好的加工和焊接等工艺性能。主要产品有热轧和冷轧板、冷轧带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。
规格：板，棒，带，线，管，可定制
GH5605高温合金
1合金介绍（图文太多，就没有一一展示，如果有需要，多多收藏本网站添加客服微信索取哦）
1.1概述
GH5605是Co-Cr-Ni基固溶强化型变形高温合金，使用温度在1000°C以下。合金中加入ω（Cr）20%和ω（W）15%进行固溶强化。合金在815°C以下具有中等的持久和蠕变强度，在1090°C以下具有优良的抗氧化性能，同时具有较好的加工和焊接等工艺性能。主要产品有热轧和冷轧板、冷轧带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。
1.2应用概况及特性
合金已用于制造航空发动机导向叶片、涡轮外环、外壁、涡流器和封严片等高温零部件。
合金适合在喷气发动机、燃气涡轮及海洋气氛的环境中工作，在间断式条件下工作时抗氧化和碳化的最低温度为870°C，在空气条件下连续工作时可耐1090°C的高温。该合金对硅元素含量很敏感，硅可促使合金在760°C〜925°C之间暴露时形成Co2W型LaveS相，从而使合金的室温塑性下降，因此合金中应控制ω（Si）<0.4%。
1.3材料牌号
GH5605(GH605)。
1.4相近牌号
L605、HS25.WF-11、AIS1670、UNSR30605（美）,KC20WN（法）。
1.5材料技术标准
GB/T14992高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
HB/Z140航空用高温合金热处理工艺
辽新6-0041GH6O5合金热轧板材、冷轧薄板和带材
QJ/DT01.63025 GH605合金冷轧带材（硬态）新产品技术条件
QJ/DT01.63073 GH6O5合金冷拉棒材技术条件
QJ/DT01.63079 航空发动机用GH605合金热轧棒材技术条件
1.6熔炼工艺
采用电弧炉+电渣重熔、或非真空感应炉+电渣重熔、或真空感应炉十电渣重熔熔炼工艺。
1.7化学成分
摘自GB/T14992,见表1-1.
表1-1
元素 | C | Cr | Ni | Co | w |
质量分数/% | 0.05—0.15 | 19.00〜21.00 | 9.00〜11.00 | 余 | 14.00〜16.00 |
元素 | Fe | Mn | Si | P | S |
质量分数/% | ≤3.00 | 1.00〜2.00 | ≤0.40 | ≤0.040 | ≤0.030 |
1.8热处理制度
摘自HB/Z140、辽新6-0041,QJ/DT01.63025,QJ/DT01.63073,QJ/DT01.63079和参考文献[1],各品种的标准热处理制度为：
a）热轧棒，1200°C〜1230°C/快冷,HB≤282；
b）冷拉棒,1177°C~1232°C/空冷或快速冷却；
c）热轧板、冷轧薄板、带材、丝材，1175°C〜1230°C,以不低于空冷速率冷却；其中：δ（d）≤3mm,保温8min〜10min,δ（d）3mm〜5mm,保温15min〜20min；HB≤290HV；
d）锻制棒材、环形件,1175°C~1230°C/快速空冷或水冷；HB≤248；
e）焊接件去应力退火,1165°C~1185°C/以不低于空冷速率冷却；其中：δ（a）≤3mm,保温8min〜l0min；3（d）3mm~~5mm,保温15min〜20min.
1.9品种规格与供应状态
摘自辽新6-004KQJ/DT01.63025.QJ/DT01.63073,QJ/DT01.63079和参考文献［1］。
1.9.1主要规格（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）
d8mm〜300mm棒材；δ≤14mm热轧板材；δ≤4.0mm冷轧板材；δ≤0.05mm〜0.80mm冷轧带材;δ≤0.20mm〜0.80mm冷轧带材;d0.2mm〜10.0mm焊丝；各种直径及壁厚的环形件。
1.9.2供应状态
热轧棒材以固溶处理状态，经车光或磨光后供应；锻制棒材以锻态且经车光后供应；冷拉棒以冷拉或冷拉+固溶状态供应；热轧板材、冷轧薄板和带材经固溶+酸碱洗+切边十平整或矫直后供应；软态带材经固溶+酸碱洗+切边后成卷供应，采用光亮固溶处理后可不经碱酸洗；硬态带材经冷轧+退火+抛光+切边后供应，经光亮退火处理后可不抛光；焊丝以硬态、或半硬态、或经固溶处理+酸洗、或经光亮固溶处理成盘（轴），也可直条供应；环形件经固溶+粗加工或除氧化皮后供应。
2物理、弹性和化学性能
2.1熔化温度范围1330°C〜1410°C⑵。
2.2相变点
2.3热导率（图2-1）
2.4电阻率
合金不同温度的电阻率见表2-1；经25%冷加工量的不同低温的电阻率见图2-2.
图2-1热导率⑴
2.5热扩散率
2.6比热容20°C〜100°C,c=377J/（kg-°C）⑵。
2. 7线膨胀系数（表2-2）
2.8密度p=9.13g/cm3
2.9磁性能:合金无磁性。
θ/°C | 25 | 400 | 800 | 1000 |
2.30 | 2.62 | 2.87 | 2.91 |
图2-2电阻率⑴
表2-1
θ/°C | 20〜200 | 20〜400 | 20〜500 |
12.9 | 13.8 | 14.2 | |
θ/°C | 20〜600 | 20〜700 | 20〜800 |
14.6 | 15.1 | 15.7 | |
θ/°C | 20〜900 | 20〜1000 | 20〜1100 |
16.3 | 17.0 | 17.8 |
表2-2
2.10弹性性能（表2-3）
2.11化学性能
2.11.1抗氧化性能
2.11.1.1合金在静止空气中，不同温度和时间的氧化增重见图2-3,氧化深度见表2-40
表2-3
θ/°C | 25 | 200 | 425 | 540 | 650 | 870 | 980 |
E/GPa | 231 | 217 | 199 | 196 | 181 | 162 | 148 |
G/GPa | 89 | 83 | 76 | — | 68 | 61 | — |
μ | 0.286 | 0.296 | 0.305 | 一 | 0.315 | 0.325 | — |
2.11.1.2合金经1090°C热循环，氧化增重见图2-4。
2.11.1.3几种合金经不同温度热循环，氧化失重对比见图2-5。
2.11.1.4退火板材不同温度热循环,100h的动态氧化试验结果见图2-6。
2.11.1.5板材在980°C,1103Pa的空气中静态长期暴露，氧化试验结果见图2-7o
2.11.2耐腐蚀性能
2.11.2.1合金在燃烧装置中，不同温度和时间的动态热腐蚀试验结果见图2-8.
2.11.2.2几种合金板材900°C,200h动态热腐蚀试验结果对比见图2-9。
表2-4
θ/°C | t/h® | 单边氧化深度/mm | |||
氧化皮 | 沿晶氧化 | 贫化层 | 总深度② | ||
850 | 500 | 0.005 | 0.008 | 0.008 | 0.013 |
950 | 500 | 0.010 | 0.020 | 0.038 | 0.048 |
1000 | 500 | 0.025 | 0.025 | 0.056 | 0.081 |
1000 | 0.018 | 0.091 | 0.091 | 0.109 | |
5000 | 0.051 | 0.102 | 0.102 | 0.153 | |
10000 | 0.051 | 0.102 | 0.102 | 0.203 | |
1150 | 500 | 0.041 | 0.038 | 0.076 | 0.117 |
3000 | — | — | 一 | 4.445 | |
500h和3000h用d6.35mm〜12.7mm试样，其余用δ1.5mm〜2.0mm的试片。 | |||||
图2-4合金不同试验条件经1090°C热循环后的氧化增重E炉中:在109CTC*3min/23min空冷，循环2000周（高温时间为100h）;燃烧装置中:在旋转燃烧装置中循环加热：转速1000r/min,在1090°C、0.3马赫数的燃烧产物中3min,以0.7马赫数的冷空气吹3min；D12.7mm棒材取样，加工成楔形试样。
图2-5几种合金经不同温度热循环后的氧化失重对比=炉中：在指定温度*lh/>40minAC,总循环次数为100周,燃烧装置中：在旋转燃烧装置中循环加热:转l000r/min,
在0.3马赫的燃烧产物中lh,然后以0.7马赫冷空气吹3min,交替试验100周.
图2-6退火板材不同温度热循环100h的动态氧化试验结果
图2-8合金在燃烧装置中不同温度和时间的动态热腐蚀试验结果
3力学性能
3.1供货技术标准
图2-9几种合金板材900°C、200h动态热腐蚀试验结果对比⑴
合金损失=表面上转化成氧化皮的金属；
受损伤的金属=金属损失+最大氧化深度；
数据为5-6或57海盐试验的平均值
3.1.1技术标准规定的性能（表3-1）
表3-1
标准号 | 品种 | 状态 | 室温拉伸性能 | 室温硬度 | 815°C持久性能 | 晶粒度/级 | ||||
σb/MPa | σp0.2/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | |||||
≥ | ≥ | |||||||||
辽新6-0041 | 热轧板、冷轧板、带材 | 固溶处理（供应状态） | 890 | 370—550 | 35 | ≤290 | 165 | 24 | 10 | 2.5(1) |
QI/DT01.63025 | 冷轧带材（硬态） | 退火处理（供应状态） | 1300 | 1100 | 6 | 380〜 | — | — | — | 9 |
QJ/DT01.63073 | 冷拉棒 | 固溶处理+冷拔 | 862 | 310 | 20 | HRC≥34 | 一 | — | — | 一 |
QJ/DT01.63079 | 热轧棒 | 固溶处理（供应状态） | 860 | 340 | 35 | HB≤282 | 165 | 24 | 10 | 3(2) |
参考文献[7] | 锻件、环形件 | 固溶处理 | 860 | 310 | 30 | HB≤248 | 165 | 24 | 10 | — |
3. 1.2生产检验数据、基值和设计许用值
3.2短时力学性能
2.1硬度丝材经不同冷轧变形量，室温硬度见图3-1.
冷轧板经不同固溶处理，室温硬度见图3-2.
冷轧板经不同加工和热处理，不同温度的硬度见图3-3。
冷轧板经不同加工和热处理，室温拉伸强度和室温硬度的关系见图3-4。
冷轧板经不同冷轧变形量和不同时效处理，室温硬度分别见图3-5和图3-6.
图3-2冷轧板经不同固溶处理，室温硬度⑵
3.2.2冲击性能（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）
3.2.2.1棒材不同低温的冲击功见表3-2。
3.2.2.2热轧中厚板不同温度的冲击功见图3-7。
3.2.2.3热轧中厚板经不同长期时效，室温冲击功见图3-8,300°C冲击功见图3-9。
图3-4冷轧板经不同加工和热处理,室温拉伸强度和室温硬度的关系
表3-2⑴
取样/mm | 热处理 | θ/°C | Akv/J |
D16棒 | 1205°C*lh/WQ | 20 | 230 |
-20 | 198 | ||
-75 | 188 | ||
-130 | 171 | ||
—185 | 165 |
图3-5冷轧板经不同冷轧变形量和时效处理，室温硬度
图3-6冷轧板经不同冷轧变形量和时效处理，室温硬度
图3-7热轧中厚板不同低温的冲击功
3.2.3压缩性能
图3-8热轧中厚板经不同长期时效，室温冲击功
图3-9热轧中板经不同长期时效,300°C冲击功
图3-11冷轧板不同温度和应变速率下的压缩应力-应变曲线
3.2.4扭转性能
3.2.5剪切性能
板材不同温度的抗剪强度见图3-12；热轧中厚板和锻件不同温度的剪切强度见图3-23。
图3-12板材不同温度的剪切强度
3.2.6承载性能
热轧中厚板不同温度的承载强度和承载屈服强度见图3-14。
3.2.7拉伸性能
3.2.7.1不同产品,不同温度典型拉伸性能见表3-3。
3.2.7.2板材和带材经不同工艺，典型室温拉伸性能见表3-4。
3.2.7.3棒材不同低温拉伸性能见表3-5；经不同工艺的室温光滑和缺口拉伸强度见表3-6。
3.2.7.4丝材经不同冷轧变形量，室温拉伸性能曲线见图3-15。
3.2.7.5冷轧板不同温度和应变速率的拉伸应力-应变曲线分别见图3-16和图3-17。
3.2.7.6冷轧板经不同冷轧变形量和785°C长期时效,785°C拉伸性能见表3-7。
3.2.7.7冷轧板经不同冷轧变形量和870°C时效，不同时效时间的室温拉伸性能曲线见图3-18。
3.2.7.8板材经真空815°C*11000h长期时效，不同温度的拉伸性能曲线见图3-19。
表3-3（如果有需要，添加客服微信1-3472787990索取哦）
取样 | θ/°C | σp0.05 | σp0.1 | σp0.2 | σp/MPa | δ5/% | 取样 | θ/°C | σp0.2 | σp/MPa | δ5/% |
MPa | MPa | ||||||||||
板材 | 20 | 340 | 409 | 463 | 1004 | 64 | 棒材 | 300 | — | 860 | — |
300 | 227 | 263 | 286 | 819 | 77 | 400 | — | 817 | 一 | ||
500 | 219 | 239 | 258 | 726 | 69 | 500 | 一 | 772 | 72 | ||
600 | 216 | 232 | 217 | 618 | 50 | 600 | — | 703 | 50 | ||
7()0 | 213 | 227 | 242 | 425 | 14 | 650 | 331 | 676 | 28 | ||
800 | — | 一 | 232 | 309 | 14 | 700 | 一 | 579 | 33 | ||
900 | 一 | 一 | 一 | 209 | 16 | 760 | 255〜338 | 365〜504 | 14〜20 | ||
1000 | — | 一 | — | 139 | 20 | 815 | 241 | 345 | 17 | ||
1100 | 一 | — | — | 85 | 23 | 870 | 234〜242 | 255〜276 | 18〜25 | ||
1200 | 一 | — | — | 51 | 22 | 980 | 186 | 165〜211 | 18〜35 | ||
棒材 | 20 | 一 | 一 | 445~ | 995〜 | 50〜 | 1000 | — | 176 | 21 | |
100 | 一 | 一 | — | 967 | — | 1090 | 一 | 90 | 23 | ||
200 | — | — | — | 904 | 一 | — | — | — | 一 | ||
表3-4
取样 | 冷轧压下量/ | 室温拉伸 | |||||
σp/MPa | σp0.2/MPa | δ5/% | |||||
冷轧状态 | 冷轧+时效① | 冷轧状态 | 冷轧+时效① | 冷轧状态 | 冷轧+时效e | ||
板材 | 0 | 931 | 1000 | 427 | 469 | 55 | 65 |
10 | 1069 | 1207 | 724 | 896 | 35 | 45 | |
25 | 1241 | 1482 | 965 | 1241 | 10 | 12 | |
①时效温度范围480°C~650°C。 | |||||||
表3-5
取样/mm | 热处理 | θ/°C | σb/MPa | σp0.2/MMPa | σp0.2/MPa | δ5/% | ψ/% |
d16棒材 | 1205°C*lh/WQ | 20 | 1051 | 345 | 472 | 66.5 | 48.0 |
-20 | 1107 | 445 | 527 | 59.5 | 44.5 | ||
-75 | 1176 | 479 | 593 | 54.5 | 41.0 | ||
-130 | 1300 | 541 | 690 | 52.0 | 41.0 | ||
-185 | 1434 | 648 | 841 | 47.5 | 47.5 |
表3-6
取样 | 一次冷变形/ | 中间退火，WQ | 二次冷变形/ | 最终时效 | 室温拉伸 | ||||
θ/°C | t/h | θ/°C | t/h | σbh/MPa | σb/MPa | ||||
棒材 | 25 | — | — | — | '— | 2253 | 1282 | 1.76 | |
1230 | 1 | 25 | — | — | 2031 | 1478 | 1.37 | ||
1175 | 1 | — | — | 2063 | 1541 | 1.32 | |||
1175 | 1 | 370 | 10 | 2237 | 1684 | 1.33 | |||
1175 | 1 | 650 | 1 | 1655 | 1708 | 0.97 | |||
40 | — | — | — | — | 2113 | 1782 | 1.19 | ||
1230 | 1 | 40 | — | — | 1747 | 1733 | 1.01 | ||
1175 | 1 | — | — | 1631 | 1760 | 0.93 | |||
1175 | 1 | 370 | 10 | 1844 | 1718 | 1.07 | |||
1175 | 1 | 650 | 1 | 1149 | 2046 | 0.56 | |||
板材冷轧压 | 时效规范 | 785°C拉伸 | |||
θ/°C | t/h | σb/MPa | σp0.2/MPa | δ5/% | |
0 | — | 490 | 221 | 27.0 | |
11.0 | — | 500 | 410 | 8.0 | |
100 | 531 | 410 | 18.0 | ||
15.0 | 一 | 572 | 490 | 5.0 | |
785 | 100 | 572 | 462 | 16.5 | |
19.5 | 一 | 638 | 534 | 3.5 | |
100 | 607 | 517 | 13.0 | ||
22.0 | — | 659 | 555 | 3.0 | |
100 | 621 | 538 | 10.5 | ||
表3-7 室温拉伸性能曲线⑴
图3-16冷轧板不同温度和应变速率的拉伸应力-应变曲线
图3-17冷轧板不同温度和应变速率的拉伸应力-应变曲线
图3-18冷轧板经不同冷轧变形量和870°C长期时效,200h和1000h时效时间的室温拉伸性能曲线δ1.2mm冷轧板，经1230°C固溶+冷轧+长期时效
3.3持久和蠕变性能
3.3.1持久性能（如果有需要，添加客服微信1-3472787/990索取哦）
3.3.1.1不同产品，不同温度的持久极限见表3-8。
3.3.1.2棒材不同温度的持久应力-寿命曲线见图3-20。
3.3.2蠕变性能
3.3.2.1板材不同温度、不同最小蠕变速率的蠕变应力见表3-9。
3.3.2.2热轧中厚板650°C和760°C蠕变裂纹的增长曲线见图3-21。
3.3.2.3棒材650°C和815°C,不同应力长时间的蠕变曲线见图3-22,产生0.5%和1%塑性应变的蠕变应力-寿命曲线见图3-23,最小蠕变速率曲线见图3-24。
表3-9
取样/mm | θ/°C | 产生以下最小蠕变速率，σ/MPa | ||
0.001%/h | 0.0001%/h | 0.00001%/h | ||
δ1.0 | 815 | 117 | 90 | 62 |
870 | 86 | 49 | 37 | |
925 | — | 30 | 21 | |
980 | — | 20 | 14 | |
图3-21热轧中厚板650°C和760°C蠕变裂纹增长曲线
图3-23棒材65O°C和815°C,产生0.5%和1%塑性应变的蠕变应力-寿命曲线
图3-24棒材650°C和815°C的最小蠕变速率曲线
3.4疲劳性能
3.4.1高周疲劳
3.4.1.1板材不同温度的弯曲震动疲劳极限见表3-10。
3.4.1.2板材和棒材室温轴向光滑疲劳δ-N曲线见图3-25。
表3-10
取样 | 热处理 | θ/°C | |
板材 | 固溶 | 650 | 438 |
760 | 417 | ||
870 | 324 | ||
980 | 138 |
3.4.2低周疲劳
管材540°C和650°C的低周疲劳£-N曲线见图3-26。
3.4.3特种疲劳
3.5裂纹扩展速率
热轧中厚板不同温度的疲劳裂纹曲线
见图3-27。
图3-26管材540°C和650°C的低周疲劳e-N曲线门
图3-27热轧中厚板不同温度的疲劳裂纹
3.6断裂韧度
3.7松弛性能
棒材和螺栓不同状态、不同温度的扭转应力下的松弛性能见表3-10
表3-1113
取样/mm | 状态 | θ/°C | 初始应力/ | 经以下时间后，残余应力/MPa | ||||
lh | 10h | 50h | 100h | 1000h | ||||
棒材 | 热轧 | 595 | 207 | — | 一 | — | 193 | — |
1250°C/WQ | 570 | 483 | 一 | — | — | 290 | 269 | |
650 | 310 | — | — | — | 134 | 119 | ||
730 | 172 | — | — | — | 97 | 86 | ||
d6.35*40 | 1230°C*30min/WQ+30%冷挤压+冷成形 | 760 | 554 | 224 | 163 | 96 | — | — |
4工艺性能与要求
4.1成形工艺与性能
合金热加工温度范围1200°C~980°C.锻造温度足够高时可减少晶界碳化物，足够低时可控制晶粒度，适宜的锻造温度约为1170°C。锻造时应注意防止角裂。加热炉气氛应为中性或弱氧化性。加热保温时间按约24min/10mm计算.锻造后可以任意速度冷却。合金在固溶状态可釆用各种工序冷成形，应使用功率较大的成形设备。由于合金冷作硬化速率较大，冷成形时需进行多次中间退火，在板材和其他产品成形时，应在230°C进行加热。
4.2工艺性能
长期时效对板材弯曲角度的影响见图4-1。
4.3焊接性能
合金可进行熔焊、电阻焊和钎焊。熔焊时可采用手工或自动的惰性气体保护电弧焊，采用较小的能量输入，以钙极或HGH5605焊丝作电极。不推荐采用埋弧焊，以免引起大晶粒和脆化。焊接应在固溶状态下进行，焊后应快速冷却，随后进行退火处理⑴。
4.4零件热处理工艺
4.4.1推荐下列固溶处理工艺：锻棒和锻件：1230°C/WQ；热轧中板：1200°C/WQ；薄板和带材：(1175〜1200)°C/WQ或快速AC。加热保温时间按约24min/10mm计算，但至少为15min；䤝钉：(1160〜1190)°C* (10—20)min/WQ或快速AC。
4.4.2固溶处理的材料冷加工后可在(480〜650)°C*(4~16)h时效。最好在600°C时效4h,可提高980°C以下的持久和蠕变强度。适宜的冷加工量为15%〜45%。
4.5表面处理工艺
固溶处理时生成的表面氧化皮可用吹砂或碱酸洗方法清除。碱酸洗工艺：浸入370°C的氢氧化物溶液中15min；浸入60°C~70°C的8%〜12%的硫酸中10min〜15min；浸入50°C~70°C的12%〜15%的硝酸+1%〜3%氢氟酸的混合溶液中15mino每次工序后应在水中冲洗干净。
4.6切削加工与磨削性能
合金可满意地进行切削和磨削加工。
5组织结构 5.1相变温度
5.2时间-温度-组织转变曲线
合金经1225°C*30min/WQ处理后的时间-温度-组织转变曲线见图5-1。
5.3典型组织（如果有需要，添加客服微信1-3472787/990索取哦）
合金经1230°C固溶处理后，晶内存在较多挛晶，见图5-2,再经冷轧后晶内存在的滑移带等变形特征见图5-3。
图5-1合金经1225°C*30min/WQ处理后的时间-温度-组织转变曲线m
参考文献
［1］黄福祥.GH5605[M]
［2］北京：中国标准出版社,2002.526-541.
［3］北京航空材料研究院.GH605合金应用技术报告.1987.
［4］编写北京航空材料研究院付书红黄福祥赵宇新钢铁研究总院袁英
［5］东北特殊钢集团公司抚顺特殊钢股份公司李凤艳审校赵宇新袁英
