高温合金GH/NS

GH3030高温合金

材料：GH3030
交期：30天
描述：GH3030是Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，使用温度在800°C以下。合金具有较好的热强性和高塑性、以及抗冷热疲劳和抗氧化性能，并具有良好的冷冲压和焊接工艺性能。合金经过固溶处理后为单相奥氏体，使用过程中组织稳定。主要用于800°C以下工作的涡轮发动机燃烧室部件.在1100°C以下要求抗氧化但承受载荷小的高温零部件。主要产品有冷轧板、棒材、环件、丝材和管材等。
规格：板，棒，带，线，管，可定制

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GH3030高温合金

1合金介绍

1.1概述
GH3030是Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，使用温度在800°C以下。合金具有较好的热强性和高塑性、以及抗冷热疲劳和抗氧化性能，并具有良好的冷冲压和焊接工艺性能。合金经过固溶处理后为单相奥氏体，使用过程中组织稳定。主要用于800°C以下工作的涡轮发动机燃烧室部件.在1100°C以下要求抗氧化但承受载荷小的高温零部件。主要产品有冷轧板、棒材、环件、丝材和管材等。
1.2应用概况及特性
合金已用于制作航空发动机燃烧室、加力燃烧室以及机匣安装边等零部件。
合金焊接性能优良，可进行気弧焊、点焊、缝焊或钎焊。生产中如固溶温度偏低，会保留残余碳化物形成的老晶界。
1.3材料牌号
GH3030（GH30）。
1.43H435、XH78T（俄）。
1.5材料技术标准
材料技术标准
GB/T14992高温合金和金屙间化合物高温材料的分类和牌号
GB/T14994高温合金冷拉棒材
GB/T14995高温合金热轧板
GB/T14996高温合金冷轧板
GB/T15062-般用高温合金暂航空用高温合金冷轧板规范
GJB1952A航空用高温合金冷轧板规范
GJB2297A航空用高温合金冷拔（轧）无缝规范
GJB2611A航空用高温合金冷拉棒材规范
GJB2612早接用高温合金冷拉丝材规范
GJB3020航空用高温合金环坏规范
GJB3165A航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范
GJB3167A冷镦用高温合金冷拉丝材规范
GJB3317A航空用高温合金热轧板规范
GJB3318A航空用高温合金冷轧带板规范
HB/Z140航空用高温合金热处理工艺
YB/T5245普近承力件用高温合金热轧和锻制棒材
1.6熔炼工艺
釆用电弧炉、或非真空感应炉、或电弧炉+电渣重熔、或电弧炉+真空电弧重熔、或非真空感应炉+电渣重熔、或非真空感应炉+真空电弧重熔、或真空双联熔炼工艺。
1.7化学成分
摘自GB/T14992,杂质元素分析有区别的摘自GB/T14994,GB/T14995,GB/T14996、GJB1952A,GJB2297A、GJB2611A、GJB3167A和GJB3317A.见表1-1。
表1-1

元素	C	Cr	Ni	Al	Ti	Fe
质量分数/%	≤0. 12	19.00〜22.00	余	≤0.15	0.15〜0.35	≤1.50
元素	S	P	Si	Mn	Cu	-
质量分数/%	≤0.020	≤0.030	<0.80	≤0.70	≤0.200	-
注：GB/T14994.GB/T14995.GB/T14996.GJB1952A.GJB3167A和GJB3317A规定：ω(Pb)≤0.001；GJB2297A和GJB2611规定:ω(Pb)≤0.01及不分析Cu。

1.8热处理制度

摘自HB/Z140,各品种的标准热处理制度为：
a）冷轧板材，（980~1020）°C/AC,其中保温（8~12）min；厚3mm~5mm,保温（12〜16）min；
b）丝材，（980〜1020）°C/WQ或AC,其中6/^3mm，保温（8〜12）min；d3mm〜5mm，保温（12〜16）min；
c）管材，（980〜1020）°C/WQ；
d）冷拉棒材，（980〜1000）°C/WQ或AC；
e）锻件，（990〜1010）°CX（2〜3）h/AC；
f）焊接件，（990〜1020）°C/AC，其中8（d）D3mm,保温（8〜12）min；3（t/）3rnm〜5mm,保温（12〜16）min。
1.9品种规格与供应状态
1.9.1主要规格
d8mm〜300mm棒材；厚4mm~14mm热轧板材5mni~4mm冷轧板材;厚0.1mm〜0.8mm冷轧带材；外径＜50mm的冷拔（轧）无缝管以0.2mm〜10.0mm冷拉丝材;各种尺寸规格的环形件和锻件。
1.9.2供应状态
热轧和锻制棒材-般不经热处理,磨光或车光后供应；冷拉棒以退火、或退火十酸洗、或退火+磨光、或冷拉状态供应；热轧板材经固溶+碱酸洗+平整+切边后供应；冷轧板材经固溶+碱酸洗+平整+矫直+切边后供应；冷轧带材经固溶+碱酸洗+平整+切边成卷供应；冷拔管材经固溶十酸洗后供应、或冷拔（轧）状态供应；焊丝以冷拉状态、或固溶+酸洗、或半硬化状态成盘状供应；冷锻用丝材以冷拉状态、或固溶+酸洗、或固溶+磨光，成盘状或直条状供应；环形件和锻件-般不经热处理供应。
2物理、弹性和化学性能
2.1熔化温度范围1374°C〜1420°C⑶。
2.2相变点
2.3热导率（表2-1）

θ/°C	100	200	300	400	500
λ/[W/(m• °C)]	15.1	16.3	18.0	19.3	20.9
θ/°C	600	700	800	900	-
λ/[W/(m• °C)]	22.2	23.4	25.1	26.4	-

2.4电阻率（表2-2）

θ/°C		θ/°C
20	1.090	500	1.153
100	1.099	600	1.135
200	1.108	700	1.126
300	1.117	800	1.123
400	1.127	-	-

2.5热扩散率
2.6比热容（表2-3）

θ/°C	150	200	300
	565.2	598.7	674.1
θ/°C	400	500	600
	741.1	820.6	971.3

2.7 线膨胀系数（表2-4）

20〜100	20〜200	20〜300	20〜400	20〜500	20〜600	20〜700	20〜800	20〜900
12.8	13.5	14.3	15.0	15.5	16.1	17.0	17.5	18.0

2.8 密度p=8.4

2.9磁性能
合金无磁性。
2.10弹性性能（表2-5）

θ/°C	20	100	200	300	400	500	600	700	800
Ed/GPa	224	219	213	206	200	193	184	-	-
E/GPa	191			-			137	118	93

2.11化学性能
2.11.1抗氧化性能
2.11.1.1合金在空气介质中，不同温度试验100h的氧化速率见表2-6。

θ/°C	900	1000	1100	1200
氧化速率/[g/(m2 •h)]	0.0535	0.1560	0.3905	0.5810

2.11.1.2合金不同温度和时间的氧化腐蚀深度见表2-7。

θ/°C	经以下试验时间，氧化腐蚀深度/mm
θ/°C	500h	1000h	1500h	3000	10000h
900	0.002	0.003	-	0.006	0.009
950	0.0045	0.006	0.007	0.0095	0.013
1000	0.0075	0.0085	-	0.014	0.019

2.11.2耐腐蚀性能
2.12黑度
合金在空气中，不同温度的全辐射黑度见表2-8.

θ/°C	100	200	300	400	500
黑度	0.17	0.17	0.18	0.18	0.19
θ/°C	600	700	800	900	-
黑度	0.27	0.51	0.52	0.53	-

3力学性能
1供货技术标准
3.1.1技术标准规定的性能（表3-1）
3.1.2生产检验数据、基值和设计许用值
（表3-2和表3-3）
表3-1

标准号	品种	热处理	20°C拉伸		700°C拉伸
			σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
			≥
GB/T14995.GB/T14996 GJB1952A.GJB3317A	热轧板冷轧板	(980〜1020)°C/AC	685	30	295	30
GJB3318	冷轧带	(980〜1020)*C/AC	685	30	-	-
GJB3165A	热轧和锻制棒	-	-	-	-	-
GJB2611.GB/T14994	冷拉棒	(980〜1020)°C/WQ或AC	685	30	-	-
GJB3167A	冷傲丝材	(980〜1020)°C/WQ或AC	≤785	30	-	-
GJB2297A	冷拉管	(980〜1020)°C/WQ	635	35	295	30
GB/T15062	管材	(980〜1020)°C/WQ	590	35	-	-
GJB3020A	环坯	(980〜1020)°C/AC	635	30	-	30

表3-2[7]

取样	θ/°C	σb/MPa					δ5/%		样本大小 n
取样	θ/°C	S	-3σ	A	B	X	S	X	样本大小 n
冷轧板供应状态	20	685	-	690	730	760	30	42	376
	500	-	-	645	680	725	-	40	-
	600	-	-	520	550	580	-	40	-
	700	295	305	320	340	365	30	72	104
	800	-	-	175	190	198	-	73	-
	900	-	-	100	105	110	-	84	-

表3-3[8]

标准及文献	品种	热处理	θ/°C	拉伸性能				硬度	持久性能
标准及文献	品种	热处理	θ/°C	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%	HB	σ100/MPa
GB/T14994 GJB2611A	冷拉棒材	1200°Clh/AC +700C16h/AC	800	≥295	-	-	-	-	-
文献	棒材	800°C *5h/AC	20	-				≥255	-
文献	棒材	1180°C2h/WQ +700°C5h/AC	700	-	-	-	-	-	175
文献	盘锻件	750°C温加工强化10%〜15% +650°C*4h/AC	20	820	620	12	-	321〜241	-
			700	-	-	-	-	-	196
			815	315	-	-	-	-	-

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冷轧板经不同冶炼工艺，不同温度的典型拉伸性能见表3-4。
3.2.6.2冷轧板不同温度屈服点前的拉伸曲线见图3-1,屈服点至断裂的拉伸曲线见图3-20，如果有图表需求，可以直接与130-7278+7990联系。
3.2.6.3冷轧板经不同冷轧变形量，室温拉伸性能曲线见图3-3。
3.2.6.4冷轧板经700°C和800°C长期时效，不同温度的拉伸性能见表3-5。

取样/mm	θ/°C	电弧炉			电弧炉+电渣
取样/mm	θ/°C	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	σb/M	δ5/%
厚1.5冷轧板供应状态	20	736	355	42	754	41
	300	708	-	44	-	-
	400	689	-	47	-	-
	500	665	-	44	716	40
	600	553	273	-	600	40
	700	352	193	51	369	64
	800	175	71	210	77
	900	109	71	111	94
	1000	-	-	70	50
	1100	-	-	43	71
	1200	-	-	27	108
	1300	-	-	17	117

图3-2冷轧板不同温度屈服点至断裂的拉伸曲线

图3-3冷轧板经不同冷轧变形量.室温拉伸性能曲线
3.3持久和蠕变性能
3.3.1持久性能
3.3.1.1冷轧板不同温度和时间的持久强度见表3-6。
3.3.1.2冷轧板不同温度和时间的秒计持久强度见表3-7。
3.3.1.3冷轧板不同温度的持久应力-寿命曲线见图3-4,持久热强参数综合曲线见图3-5.

表3-6

取样	θ/°C	σth/MPa
		σ10	σ50		σ100		σ200		σ500		σ1000
冷轧板标准热处理	550	547		133		392		354		310	281
	700	157		117		103		91		77	68
	800	68		47		40		34		27	-
	900	33		22		18		15		12	10

表3-7

取样	θ/°C	σth/MPa
取样	θ/°C	σ10	σ60	σ120	σ180	σ240
冷轧板	700	456	412	382	363	343
标准	800	304	255	226	206	191
热处理	900	206	157	132	118	108

图3-4冷轧板不同温度的持久应力-寿命曲线⑵

图3-5冷轧板持久热强参数综合曲线⑺，如果有图表需求，可以直接与墨，钜特殊钢客服联系。

3.3.2蠕变性能
3.3.2.I冷轧板经不同热处理，不同温度、100h的蠕变极限见表3-80
3.3.2.2冷轧板不同温度和时间的秒计蠕变极限见表3-9o
3.3.2.3冷轧板700°C和800°C不同应力的蠕变曲线分别见图3-6和图3-7。
表3-8

取样	θ/°C	σ/MPa100H
取样	θ/°C	ep=0.2%	£p =0.5%	EP=5%
冷轧板标准热处理	700	39.2	-	-
	800	9.8	-	14.7
	900	-	6.9	5.9
	1000	-	3.9	4.9
冷轧板 1150°C/AC	700	-	-	-
	800	-	-	37.3
	900	-	-	19.6
	1000	-	-	11.8

取样	t/s	£p/%	在以下温度σ/MPa			取样	t/s	£p/%	在以下温度σ/MPa
取样	t/s	£p/%	700°C	800°C	900°C	取样	t/s	£p/%	700°C	800°C	900°C
冷轧板标准热处理	10	0.5	-	162	93	冷轧板标准热处理	10	1	-	172	93
	60		226	118	59		60		250	137	78
	120		206	102	49		120		221	123	59
	180		196	83	46		180		216	113	59
	300		178		44		300		202	98	49

表3-9
图3-6冷轧板700°C不同应力的蠕变曲线，如果有图表需求，可以直接与墨，钜特殊钢客服联系
图3-7冷轧板800°C不同应力的蠕变曲线冷轧板，经标准热处理
3.4疲劳性能
3.4.1高周疲劳
冷轧板不同温度弯曲震动疲劳极限见表3-10,疲劳S-N曲线见图3-8o
表3-10

取样	θ/°C
冷轧板标准热处理	20	216
	700	147
	800	137
	900	98

3.4.2低周疲劳
3.4.3特种疲劳
冷轧板不同循环温度的冷热疲劳性能见表3-11。

表3-11

取样/mm	熔炼工艺	在以下循环温度、至产生0.5mm长裂纹，N/周
取样/mm	熔炼工艺	800°C⇋20°C	900°C⇋20°C	1000°C⇋20°C	1100°C⇋20°C
厚1.5冷轧板标准热处理	电弧炉	147	94	43	31
厚1.5冷轧板标准热处理	电弧炉+电渣	183	96	64	37

4工艺性能与要求

4.1成形工艺与性能
钢锭锻造开坯装炉温度不高于800°C,加热温度为1160°C~1200°C，终锻温度不低于900°C，-次加热的变形程度为50%；板材热轧加热温度为1040°C~1100°C,冷轧变形量大于30%。
4.2工艺性能

4.2.1板材反复弯曲及杯突性能见表4-1。

4.2.2板材冲压性能见表4-2。

板厚/mm	试样状态	反复弯曲/次数	杯突深度/mm
1.5	(980〜1020)°CX/AC	27	11.0

表4-2

深冲		翻边		压窝（平头）		压窝（球头）		弯曲
极限深冲系数	工作深冲系数	极限翻边系数	工作翻边系数	极限平冲系数	工作平冲系数	极限球压系数	工作球压系数	最小弯曲半径	工作弯曲半径
2.07	1.73	1.72	1.46	0.3	0.26	0.45	0.40	1	1.5
①8为板材厚度（mm）。

4.3焊接性能
氩弧焊时熔池流动性和成形性能均良好，裂纹倾向性小；点焊和缝焊时有较宽的规范参数范围，核心缩孔较小，-般无裂纹及结合线伸入。该合金可与1Crl8Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金组合进行焊接。
4.3.1手工氩弧焊（对接）规范见表4-3。
表4-3

板厚/mm	焊前状态	焊丝		电流/A	电压/V	气体流/（L/min）	钨极直径/mm
		牌号	直径/mm
1.0	固溶	HGH3030	1.0〜1.6	40〜70	10〜15	4〜6	1.6
1.5			1.6〜2.0	60〜90	10〜15	5〜7	2.0
1.8			1.6〜2.0	70〜110	10〜15	6〜8	2.0

4.3.2不加焊丝的自动钨极氩弧焊（对接）规范见表4-4。

4.3.3固溶状态缝焊规范见表4-5。
表4-4

板厚/mm	焊前状态	电流/A	电压/V	焊速 /(m/min)	气体流量/(L/min)	背面气体流量 /(L/min)	钨极直径 /mm	焊嘴直径 /mm
0.8	固溶 +机械抛光	100〜120	10-12	0.7	10〜12	2〜3	3.0	18〜20
1.5		120〜160	10〜12	0.37-0.4	12〜14	3~4	3.0	18〜20
1.8		150〜180	10〜12	0.4	12〜14	3〜4	3.0	18〜20

表4-5

板厚/mm	滚盘宽度/mm		规范参数
板厚/mm	上	下	电流/A	焊接时间/s	休止时间/s	焊接速度/(m/min)	电极压力/N
1.0+1.0	5.0	5.0	6500	0.16	0.10	0.6	5395
1.34-1.4	4.0〜5.0	4.0〜5.0	6600	0.12	0.10	0.4	6375
1.4+1.5	4.0〜5.0	7.0	6800	0.12	0.10	0.4	6965
1.4+1.7	4.0〜5.0	7.0	7500	0.16	0.14	0.4	6965
1.5+1.7	4.5〜5.5	4.5〜5.5	7800	0.16	0.12	0.4	6965
1.5+1.5	5.5	5.0	7700	0.18	0.14	0.5	6670
1.7+1.7	4.5	4.5	8000	0.16	0.14	0.4	6695

4.3.4各种焊接接头的力学性能见表4-6。

表4-6

焊接方法	接头形式	板厚/mm	焊前	焊后	焊丝牌号	θ/°C	接头强度σb/MPa	强度系数 /%	焊点强度 /kN
手工氩弧焊	对接	1.0-1.5	固溶	未处理	HGH3030	20	688〜760	100	-
						800	199	100	-
						900	88	-	-
自动氩弧焊	对接	1.5	固溶	未处理	不加焊丝	20	654	95	-
						700	397	98.7	-
缝焊	搭接	1.0〜1.7	固溶	未处理	-	20	702〜818	100	-
						800	118	-	-
						900	88	-	-
点焊	搭接	1.5	固溶	未处理	-	20	-	-	11.7
						800	-	-	2.94
						900	-	-	1.96

4.4零件热处理工艺

航空工厂零件的中间热处理和最终热处理制度为：1000°C*(5〜10)min/AC或WQ。如需要零件具有高的热强性，可将最终固溶处理温度提高到1150°C。
4.5表面处理工艺
热处理后，零件表面的氧化皮可用吹砂或酸洗方法清除。酸洗时采用hf-h2so4-hNO3水溶液的单-酸洗工艺，也可釆用NaOH-NaNO3和H2SO4-NaCl-H2。溶液的复合酸碱洗工艺□气
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
5.2时间-温度-组织转变曲线
5.3典型组织
合金板材经标准热处理后为单相奥氏体组织，晶粒度为5~8级，存在有少量TiC和Ti(CN),见图5-1、图5-2o生产中发现少量因固溶温度偏低，由残余碳化物形成的老晶界，见图5-3。
合金经700°C〜800°C长期时效后，析出Cr7C3型碳化物，但析出量较少，对合金的性能影响不大.Cr7C3形貌及分布见图5-4。
图5-3板材经标准热处理后的老晶界组织形貌残余碳化物形成的老晶界，，如果有图表需求，可以直接与墨·钜特殊钢客服13472787990联系。

参考文献
略。