高温合金GH/NS
交期：7-10天
描述：GH2018是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度小于800°C。合金加入铬、钨和钼等元素 进行固溶强化，加入铝和钛元素形成时效强化相。该合金具有较高的高温强度水平，良好的抗氧化性能、 热加工塑性、焊接和冷成形工艺性能。主要产品有冷轧薄板、热轧中厚板等。
规格：冷轧薄板、中厚板、棒材、丝材、 锻件和环形锻件
GH2018高温合金
1合金介绍（了解更多，可与13472787990联系）
1.1概述
GH2018是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度小于800℃。合金加入铬、钨和钼等元素进行固溶强化，加入铝和钛元素形成时效强化相。该合金具有较高的高温强度水平，良好的抗氧化性能、热加工塑性、焊接和冷成形工艺性能。主要产品有冷轧薄板、热轧中厚板等。
1.2应用概况及特性
合金已用于制作航空发动机燃烧室零部件。
该合金在800℃长期时效期间析出σ相。
1.3材料牌号
GH2018(GH18)
1.4相近牌号
无。
1.5材料技术标准
GB/T14995高温合金热轧板
GB/T14996高温合金冷轧薄板
GJB1952A航空用高温合金冷轧板规范
HB5199航空用高温合金冷轧薄板
1.6熔炼工艺
采用真空感应炉十电渣重熔熔炼工艺。
1.7化学成分
摘自GB/T14995、GB/T14996,GJB1952A和HB5199,见表1-1。
元素 | C | Cr | Ni | W | Mo | Al | Ti | Fe |
质量分数/% | ≤0.06 | 18.00~21.00 | 40.00~44.00 | 1.80~2.20 | 3.70~4.30 | 0.35~0.75 | 1.80~2.20 | 余 |
元素 | B | Ce | Zr | Si | Mn | S | P | 一 |
质量分数/% | ≤0.015 | ≤0.02 | ≤0.05 | ≤0.60 | ≤0.50 | ≤0.015 | ≤0.020 | ~ |
1.8热处理制度
摘自GB/T14995,GB/T14996、GJB1952A和HB5199,热轧板和冷轧薄板的标准热处理制度为:1100℃~1150℃/AC+800℃±;10℃*16h/AC,其中固溶保温时间根据板材厚度而定。
1.9品种规格与供应状态
摘自GB/T14995,GB/T14996、GJB1952A和HB5199。
1.9.1主要规格
S0.5mm~4.0mm冷轧薄板；S4mm~14mm热轧板。
1.9.2供应状态
热轧板和冷轧薄板经固溶+酸碱洗+平整+矫直+切边后供应。
2物理、弹性和化学性能
2.1熔化温度范围
2.2相变点
2.3热导率（表2-1）
2.4电阻率
2.5热扩散率（表2-2）
2.6比热容（表2-3）
2.7线膨胀系数（表2-4）
2.8密度= 8.16
2.9磁性能
2.10弹性性能（表2-5）
表2-3
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
c/[J/(kg·℃)] | 427 | 448 | 456 | 473 | 461 | 469 | 485 | 494 | 494 | 653 |
合金在空气介质中，不同温度试验100h的氧化速率见表2-6。
表2-6
θ/℃ | 800 | 900 | 1000 | 1100 | |
100h的氧化速率/Eg/(m2-h)] | 0.0788 | 0.2905 | 0.3738 | 0.6555 | |
2.11.2耐腐蚀性能（了解更多，可与13472787990联系）
3力学性能 3.1供货技术标准
3.1.1技术标准规定的性能（表3-1）
表3-1
标准号 | 品种 | 热处理 | θ/℃ | 拉伸性能 | 235MPa持久性能 | ||
σb/MPa | δ5/% | τ/h | δ5/% | ||||
2 | |||||||
GB/T14995 | 热轧板冷轧（薄）板 | (1100~1150)℃/AC | 20 | 932 | 15.0 | 一 | 一 |
800 | 432 | 15.0 | 一 | ~ | |||
HB5199 | 冷轧薄板 | (1100~1150)℃/AC | 20 | 932 | 15.0 | ~ | ~ |
800 | 432 | 15.0 | 20 | 6.0 | |||
3.1.2生产检验数据、基值和设计许用值（表3-2）
表3-2
取样 | θ/℃ | σb | δ5/% | ||||
MPa | Cv | ||||||
X | s | S | X | S | |||
冷轧板标准热处理 | 20 | 1071 | S1. 6 | 932 | 0.0295 | 30 | 15 |
800 | 531 | 26.3 | 432 | 0.0496 | 41 | 15 | |
3.2短时力学性能
3.2.1硬度
3.2.2冲击性能
3.2.3压缩性能
3.2.4扭转性能
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6.1板材不同温度的拉伸性能见表3-3。
3.2.6.2板材经不同长期时效，不同温度的拉伸性能见表3-4；经800℃长期时效，不同温度的拉伸性能曲线见图3-1；在不同温度时效500h,不同温度的拉伸性能曲线见图3-2.
表3-3
取样/mm | θ/℃ | σb/MPa | σp0.2 | δ5/% |
S1.5冷轧板 | 20 | 1026 | 590 | 24.8 |
400 | 884 | ~ | 26.2 | |
550 | 835 | 487 | 25.4 | |
700 | 741 | 495 | 25.7 | |
780 | 558 | ~ | 22.2 | |
800 | 528 | 394 | 23.7 |
表3-4
时效规范 | 20℃拉伸 | 550℃拉伸 | 700℃拉伸 | 800℃拉伸 | 850℃拉伸 | |||||||||
θ/℃ | t/h | σb/MPa | σp0.2/MPa | δ5/% | σp0.2/MPa | δ5/% | σp0.2/MPa | δ5/% | σb/MPa | σp0.2 | δ5/% | σb/MPa | σp0.2 | δ5/% |
750 | 500 | 1009 | ~ | 9 | 980 | 13.4 | 725 | 33.1 | 470 | ~ | 40.8 | 314 | ~ | 56.0 |
800 | 200 | 960 | 578 | 6.1 | 813 | 8.1 | ~ | ~ | 461 | 225 | 35.0 | 363 | 206 | 25.8 |
500 | 950 | ~ | 5.5 | 882 | 8.1 | 706 | 28.3 | 451 | 一 | 40.0 | 333 | ~ | 43 | |
1000 | 902 | ~ | 1.9 | 990 | 5.7 | 745 | 7.0 | 637 | ~ | 24.2 | 333 | 一 | 34.8 | |
850 | 200 | 941 | 588 | 5.9 | 804 | 6.0 | 一 | ~ | 461 | 265 | 33.0 | 333 | 206 | 28.5 |
500 | 745 | ~ | 2.7 | 853 | 5.5 | 725 | 19.6 | 461 | ~ | 32.8 | 333 | 一 | 33.4 | |
1000 | 706 | ~ | 3.3 | 745 | 7.8 | 627 | 19.4 | 392 | ~ | 35.4 | 353 | ~ | ~ | |
注：薄板经1130℃* 10min/AC+800℃±;10℃* 16h/AC+不同时效处理。 | ||||||||||||||
3.3持久和蠕变性能
3.3.1持久性能
3.1.1板材不同温度的持久性能和持久强度见表3-5；持久热强参数综合曲线见图3-3.
3.1.2板材经不同长期时效，不同试验条件的持久性能见表3-6.
3.1.3板材经800℃不同时间长期时效，不同试验条件的持久性能曲线见图3-4；在不同温度经500h时效，不同试验条件的持久性能曲线见图3-5.
表3-5
取样/mm | 热处理 | θ/℃ | σ/MPa | τ/h | δ5/% | στb/MPa | ||
σ10 | σ100 | σ200 | ||||||
S1.5冷轧板 | 1130℃*10min/AC | 700 | ~ | ~ | ~ | ~ | ~ | 320 |
750 | 274 | 153 | 20 | ~ | 290 | 250 | ||
800 | 176 | 277 | 21 | 280 | 200 | 170 | ||
850 | 103 | 183 | 22 | ~ | 一 | ~ | ||
900 | 75 | 90 | 37 | ~ | ~ | ~ | ||
①根据热强参数综合曲线和持久性能数据确定。 | ||||||||
表3-6
取样/mm | 时效规范 | 750℃、275MPa持久 | 800℃、177MPa持久 | 850℃、103MPa持久 | ||||
θ/℃ | t/h | τ/h | δ5/% | τ/h | δ5/% | τ/h | δ5/% | |
S1.5冷轧板1130℃*10min/AC+800℃±;10℃*16h/AC | 750 | 500 | 84~111 | 14.4~26.5 | 161~188 | 20.0~26.8 | 86~250 | 28.0~28.5 |
800 | 200 | 39~45 | 24.4~37.6 | 105~140 | 21.4~29.2 | 140~144 | 34.0~35.2 | |
500 | 44~50 | 21.5~39.5 | 91~109 | 14.0~30.0 | 187~241 | 35.0~42.5 | ||
1000 | 22~27 | 45~48.5 | 82~87 | 4.0~13.6 | 99~126 | 26.5~27.5 | ||
850 | 200 | 13~39 | 25.6~34 | 47~68 | 18.0~38.4 | 97~100 | 32.0 | |
500 | 15~42 | 6.8~7.6 | 27~41 | 24.5~47.5 | 45~122 | 51.5~52.5 | ||
1000 | 9~13 | 21.0 | 10~26 | 24.0~40.0 | 81~171 | 30.0~32.0 | ||
图3-4板材经800℃长期时效，不同试验条件的持久性能曲线⑴薄板，经标准热处理+800℃时效
图3-3板材持久热强参数综合曲线薄板，经标准热处理
3.3.2蠕变性能
3.3.2.1板材不同温度和应力、100h的蠕变性能见表3-7.
3.3.2.2板材800℃和850℃的不同应力的蠕变曲线见图3-6.
图3-5板材经不同温度时效500h,不同试验条件的持久性能曲线⑴薄板，经标准热处理+500h时效
薄板，经标准热处理
取样/mm | 热处理 | θ/℃ | 100h的蠕变性能 | ||
δ/MPa | εt/% | εp/% | |||
S1.5 | 标准热处理： | 700 | 333 | 1.202~2.24 | 0.447~2.080 |
780 | 116 | 0.112~0.140 | 0.028~0.059 | ||
续表3-7
取样/mm | 热处理 | θ/℃ | 100h的蠕变性能 | ||
δ/MPa | εt/% | εp/% | |||
1.5冷轧板 | 标准热处理： | 800 | 98 | 0.334~0.367 | 0.295~0.763 |
850 | 69 | 0.287~0.382 | 0.223~0.315 | ||
900 | 33 | 0.670~0.727 | 0.612~0.652 | ||
标准热处理+750℃*500h/AC | 780 | 116 | 0.275~0.313 | 0.183~0.228 | |
标准热处理+800℃*200h/AC | 850 | 103 | 1.763~2.966 | 1.619~2.794 | |
标准热处理+850℃*200h/AC | 780 | 116 | 0.344~0.375 | 0.235~0.277 | |
3.4疲劳性能
3.4.1高周疲劳
板材800℃的弯曲振动疲劳极限见表3-8,疲劳S-N曲线见图3-7o
表3-8
取样/mm | 热处理 | θ/℃ | 周 | MPa |
S1.5冷轧板 | 1130℃* 10min/AC+800℃±; 10℃* 16h/AC | 800 | 265 |
3.4.2低周疲劳（了解更多，可与13472787990联系）
3.4.3特种疲劳
板材不同循环温度的冷热疲劳性能见表3-9。
表3-9
取样/mm | 热处理 | N=15。周、800℃=20℃,裂纹长度/mm | N=100周、850℃~20℃,裂纹长度/mm | N=50 周、900℃~20℃,裂纹长度/mm |
S1.5冷轧板 | 标准热处理 | 0.48 | 0.43 | 0.45 |
标准热处理+800℃*200h/AC | 4.20 | 2.99 | 1.32 | |
标准热处理+850℃*200h/AC | 2.53 | 2.25 | 0.48 | |
注：标准热处理：1130℃* 10min/AC+800℃±; 10℃* 16h/AC。 | ||||
3.5裂纹扩展速率
3.6断裂韧度
3.7松弛性能
4工艺性能与要求
4.1成形工艺与性能（表4-1）
4.2工艺性能
4.2.1杯突试验结果见表4-2。
4.2.2在钳口半径5倍于板材厚度时，供应状态S1. 5mm冷轧板反复弯曲至断裂次数为23次~26次。
4.3焊接性能
该合金板材焊接性能比固溶强化的Fe-Cr-Ni基高温合金板材要差，可以釆用氩孤焊工艺。应在板材表面清理干净后，在固溶状态下焊接，焊后进行时效处理。氩弧焊接头力学性能见表4-3.
表4-1
加工类型 | 加热温度 | 开锻(轧)/终锻(轧)温度 | 备注 |
钢锭开坯 | 1140P~1160P | 终锻2900℃ | 钢锭入炉温度要求低于700℃ ； 中间淬火温度为：1120℃~1150℃； 成品淬火温度为：1100℃~1140℃ |
板坯轧制 | 1140℃~1160℃ | 终轧2950℃ | |
冷轧薄板 | - | - | 冷轧变形量为30%~50%,开始再结晶温度约为900℃，完成再结晶温度约为1000℃ |
表4-2
取样/mm | 热处理 | 阴模直径/mm | 阳模直径/mm | 杯突深度/mm |
δ1.5冷轧板 | 1130℃*10min/AC | 17 | 14 | 6.80~7.45 |
表4-3
取样/mm | 工艺条件 | 焊丝 | θ/℃ | 接头拉伸性能 | 接头持久性能 | |
σb/MPa | σ/MPa | τ/h | ||||
S1. 5冷轧板 | 1130℃*10min/AC； | HGH2018 | 20 | 1058~1068 | 176 | ~ |
800 | 441~470 | 133~318 | ||||
HGH-1 | 20 | 1029~1068 | ~ | |||
800 | 431~470 | 77~173 | ||||
HGH-22 | 20 | 1058~1068 | ~ | |||
800 | 441~480 | 142~213 | ||||
4.4零件热处理工艺
冷冲零件中间退火和冲压零件最终固溶处理规范一致，为(1120~1150)℃*(8~12)min/AC。焊接时效件规范为800℃* 16h/AC。
4.5表面处理工艺
4.6切削加工与磨削性能
无特殊要求。
5组织结构
5.1相变温度（了解更多，可与13472787990联系）
5.2时间-温度-组织转变曲线
5.3典型组织
合金在固溶状态为奥氏体，含有一次MC型碳化物和微量硼化物。
经时效处理后，从合金基体中析出γ′和碳化物，其中ω（γ′）约占合金的7%。合金在长期时效后析出σ相和碳化物。在800℃长期时效500h后,ω由0.11%增至1.58%。
参考文献
略。。
