航空高温部件用钢GH5188
GH5188高温合金
1合金介绍（如有图表需要可联系021-67898711）
1.1概述
GH5188是Co-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，使用温度小于1100°C.合金中加入ω(W)14%的钨进行固溶强化，使合金具有良好的综合性能；加入较高含量的铬和微量镧，使合金具有良好的高温抗氧 化性能。合金具有较好的冷热加工塑性和焊接等工艺性能，适于制作980°C以下要求高强度和1100°C以 下要求抗氧化的航空发动机零件。主要产品有冷轧薄板、热轧中板、棒材、锻件和丝材等。
1. 2 应用概况与特性
合金已用于制作航空发动机燃烧室火焰筒、导向叶片等高温部件，批产和使用情况良好。相近合金在国外还广泛应用于燃气涡轮及导弹的高温部件，如燃烧室、尾喷管及核能工业中的热交换器等零部件。
在合金板材加工零件的制造工艺中，任何工序(如热处理、焊接等)均应防止渗碳及铜污染，以免损害合金的力学性能和耐蚀性能。合金板材的耐腐蚀能力优于GH3536合金。
1.3 材料牌号
GH5188(GH188)
1.4 相近牌号
Haynes Alloy No. 188（ H A188）、UNSR 30188（美），KCN22W （法）。
1.5 材料技术标准
GB/T 14992高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
GJB 3317A航空用高温合金热轧板规范
HB/Z 140航空用高温合金热处理工艺
Q/5B 4002GH188合金冷轧带材
Q/5B 4003GH188合金冷轧板材
Q/5B 4014GH188合金锻件
Q/5B 4022GH188合金棒材
Q/5B 4057 GH188高温合金冷拉焊丝
1. 6 熔炼工艺
采用真空感应炉士电渣重熔、或真空感应炉+真空电弧重熔熔炼工艺。
1.7 化学成分
摘自 GB/T 14992,杂质元素分析有区别的摘自 GJB 3317A、Q/5B 4002, Q/5B 4003、Q/5B 4014、
Q/5B 4022 和Q/5B 4057,见表 1-1。
表1-1
| 元素 | C | Cr | Ni | Co | W | Fe | B | La |
| 质量分数/% | 0. 05—0. 15 | 20. 00〜24.00 | 20. 00〜24. 00 | 余 | 13. 00〜16. 00 | ≤3. 00 | ≤0. 015 | 0.030 〜0. 120 |
| 元素 | Mn | Si | P | s | Cu | Ag | Bi | Pb |
| 质量分数/% | ≤I. 25 | 0. 20 — 0. 50 | ≤0. 020 | ≤0.015 | ≤0. 070 | ≤0.0010 | ≤0.0001 | ≤0. 0010 |
| ① GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003、Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057 规定检验的杂质元素。 | ||||||||
热处理制度摘自HB/Z 140,各品种的标准热处理制度为：
a） 锻制棒材、环形件,1180°C±10°C,选择以确保产品力学性能合格的速率冷却，HB<293；
b） 冷轧板、带材,1165°C~1230°C,快速空冷，保温时间根据产品截面厚度确定；
c） 热轧板材,1170°C~1190°C,空冷，HVM282。
品种规格与供应状态
摘自 GJB 3317A.Q/5B 4002,Q/5B 4003,Q/5B 4014、Q/5B 4022 和 Q/5B 4057。
1. 9. 1主要规格
厚4mm— 14mm热轧中厚板；厚0. 5mm〜4mm冷轧薄板；厚0. 05mm〜0. 8mm冷轧带材；D20mm〜 300mm棒材；d0. 3mm〜10. 0mm焊丝；各种尺寸规格的环形件。
1.9.2供应状态
热轧板和冷轧薄板经固溶+酸洗+矫正+切边后供应；带材经固溶+酸洗+切边后成卷供应；棒材一 般不经热处理供应；锻件经固溶处理后供应；焊丝以冷拉+热处理+酸洗后供应、或半硬态供应。
2物理、弹性和化学性能
2. 1 熔化温度范围
1300°C 〜1360°C。
2. 2 相变点
2.3 热导率（表2-1）
| θ/°C | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| λ/[W/(m • °C)] | 12. 23 | 15. 32 | 18. 30 | 20. 81 | 22. 90 |
| θ/°C | 700 | 800 | 900 | 1000 | 一 |
| λ/[W/(m • °C)] | 25.04 | 26. 50 | 27.88 | 29.06 | — |
2. 4 电阻率（表2-2）
| θ/°C | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| 1. 051 | 1. 056 | 1. 100 | 1. 133 | 1. 143 | 1. 171 | |
| θ/°C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | — |
| 1. 192 | 1. 199 | 1. 204 | 1.213 | 1. 226 | — |
2.5 热扩散率（表2-3）
| θ/°C | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| Q/(10_6m2/s) | 3. 15 | 3. 70 | 4. 15 | 4. 45 | 4. 70 |
| θ/°C | 700 | 800 | 900 | 1000 | — |
| Q/(10_6m2/s) | 4. 95 | 5. 10 | 5.20 | 5. 30 | — |
2. 6 比热容（表2-4）
| θ/°C | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| c/[J/(kg • °C)] | 208 | 425 | 454 | 484 | 513 |
| θ/°C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| c/[J/(kg - X?)] | 534 | 554 | 571 | 588 | 600 |
2.7 线膨胀系数（表2-5）
| θ/°C | 100h的氧化速率 |
| 900 | 0.021 〜0.034 |
| 1000 | 0.081 〜0.098 |
| 1100 | 0. 125 〜0. 128 |
| θ/°C | 20 〜100 | 20 〜200 | 20 〜300 | 20 〜400 | 20 〜500 |
| 11. 8 | 12.4 | 12. 9 | 13.4 | 13. 7 | |
| θ/°C | 20 〜600 | 20 〜700 | 20 〜800 | 20 〜900 | 20〜1000 |
| 14. 4 | 14. 8 | 15. 2 | 15. 7 | 16. 2 |
| θ/°C | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| Ed/GPa | 237 | 234 | 227 | 221 | 213 | 206 |
| o/°c | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1050 |
| Ed/GPa | 193 | 185 | 179 | 170 | 161 | 158 |
2.8 密度
p=9. 09
2.9 磁性能
合金无磁性。
2.10 弹性性能（表2-6）
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2-7。
2. 11. 1.2合金在炉中高温静止空气中或在旋 转式燃烧装置中进行循环氧化试验，1040笆〜 1150°C的重量损失以及与其他合金对比见图2-1。
2. 11.2 耐腐蚀性能
合金在燃烧装置中经燃气腐蚀，在900°C 026O°C以下循环试验200h的动态热腐蚀试验 结果见图2-20合金在含有Na2SOt和NaCl等 污染环境中，耐腐蚀能力优于GH3536合金。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/mm | 热处理 | 拉伸性能 | 持久性能 | 室温硬度 HV | 其他性能 | |||||||
| θ/°C | σp0.2/MPa | σb | δ5/% | θ/°C | σp0.2/MPa | σb | δ5/% | ||||||
| ≥ | ≥ | ||||||||||||
| GJB 3317A | 热轧中厚板① | 标准 热处理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 815 | 165 | 23 | 10 | ≤282 | 晶粒度≥4级 | |
| 927 | 76 | 23 | 15 | ||||||||||
| Q/5B 4003 | 薄板 | 标准 热处理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 76 | 23 | 15 | —— | 弯曲；抗氧化； 晶粒度 | |
| 650 | 250 | 620 | 50 | ||||||||||
| Q/5B 4002 | 带 材 | ≤0. 51 | 20 | 380 | 860 | 40 | 927 | 62 | 23 | 8 | — | 弯曲180°； 抗氧化； 晶粒度24级 | |
| 650 | 250 | 620 | 40 | ||||||||||
| ≥0. 51 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 76 | 23 | 5 | — | ||||
| 650 | 250 | 620 | 50 | ||||||||||
| Q/5B 40222 | 棒材 | 标准 热处理 | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 90 | 23 | 15 | HB≤302 | 抗氧化 | |
| Q/5B 4014 | 环形锻件② | 20 | 380 | 860 | 45 | 927 | 83 | 23 | 15 | HB≤293 | 抗氧化 | ||
| 持久试验任选一个温度进行。 持久持续时间达到23h后试样未断时，允许每隔8〜10h递增应力14MPa,直至试样断裂，但其延伸率仍应为曷215/%。 | |||||||||||||
3.1.2生产检验数据、基值和设计许用值
短时力学性能
1 硬度
3. 2. 1. 1 冷轧板经不同冷轧变形量+不同固溶处 理，室温硬度见表3-2。
3. 2.1.2冷轧板经不同冷轧量，室温硬度见图3-1。
冲击性能
1热轧中厚板纵向和横向取样，不同温度的 冲击功见表3-3。
3.2.2.2热轧中厚板纵向和横向取样，在真空中经 不同规范长期时效，室温冲击功见表3-4o
3.2.3压缩性能
3. 1冷轧板不同温度的压缩屈服强度见图3-2o
3. 2. 3. 2冷轧板纵向和横向取样，不同温度典型的 压缩应力-应变曲线分别见图3-3和图3-4o
3.2.4扭转性能
环形件不同温度的扭转性能见表3-5。
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6. 1不同轧制产品，典型室温拉伸性能见表 3-6；不同产品，不同温度的拉伸性能见表3-7。
3. 2. 6. 2冷轧板经不同冷变形量，不同温度的拉 伸性能见表3-8；室温屈服强度见图3-1 o
3. 2. 6. 3冷轧板经不同冷变形量和固溶处理，室 温拉伸性能见表3-9；纵向和横向取样，不同温度 的拉伸应力-应变曲线分别见图3-5和图3-6；经不 同长期时效，室温拉伸性能见表3-10。
3. 2. 6. 4 环形件不同温度的缺口拉伸强度见表 3-11;不同温度的平均拉伸应力-应变参数见表 3-12,平均拉伸应力-应变曲线见图3-7。
表3-3
| 取样/mm | θ/°C | ||
| 纵向 | 横向 | ||
| 厚19 热轧中厚板 1175°C/WQ | — 185 | 159 | 156 |
| — 170 | 163 | — | |
| — 140 | 一 | 152 | |
| — 100 | 182 | 172 | |
| 20 | 197 | 190 | |
| 315 | 137 | — | |
| 540 | 146 | 171 | |
| 700 | 171 | 118 | |
| 815 | 141 | — | |
表 3-4
| 取样/mm | 真空时效规范 | 室温 | ||
| θ/°C | t/h | 纵向 | 横向 | |
| 厚19 热轧中厚板 1175 °C/WQ | 760 | 100 | — | 53 |
| 870 | 100 | 一 | 17 | |
| 980 | 100 | — | 42 | |
| 925 | 500 | 31 | 35 | |
| 925 | 1000 | 23 | 23 | |
表 3-5
| 取样 | θ/°C | ||
| 环形件 弦向 标准热处理 | 800 | 478. 3 | 174. 7 |
| 900 | 287. 7 | 151. 7 | |
| 1000 | 168.0 | 80.0 | |
| 注：表中数据为3个试样数据的平均值。 | |||
