gh2130高溫合金成分 性能 熱處理
以下是關(guān)于GH2130高溫合金的化學(xué)成分、性能特點及熱處理工藝的全面解析,綜合多份技術(shù)資料整理而成:
?? 一、化學(xué)成分
GH2130是一種Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金,其成分設(shè)計以鎳鉻為基體,通過鋁、鈦等元素實現(xiàn)時效強化,并添加硼、鈰優(yōu)化晶界性能。具體成分如下(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%):
元素 | 含量范圍 | 主要作用 |
---|---|---|
鎳(Ni) | 35~40 | 基體元素,提供高溫穩(wěn)定性和耐蝕基礎(chǔ) |
鉻(Cr) | 12~16 | 形成Cr?O?氧化膜,增強抗氧化性 |
鎢(W) | 5.0~6.5 | 固溶強化,提升高溫強度和抗蠕變性 |
鋁(Al) | 1.4~2.2 | 與鈦形成γ'相(Ni?(Al,Ti)),實現(xiàn)時效沉淀強化 |
鈦(Ti) | 2.4~3.2 | 協(xié)同鋁強化γ'相,提高硬度和熱強性 |
硼(B) | ≤0.02 | 凈化晶界,減少脆性傾向 |
鈰(Ce) | ≤0.02 | 細(xì)化晶粒,優(yōu)化高溫組織穩(wěn)定性 |
碳(C) | ≤0.08 | 超低碳設(shè)計,抑制晶間碳化物析出 |
鐵(Fe) | 余量 | 平衡成本與加工性能 |
雜質(zhì)控制:Si≤0.6%、Mn≤0.5%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cu≤0.25%。
?? 二、性能特點
1. 高溫力學(xué)性能
GH2130的核心優(yōu)勢在于高溫強度與抗蠕變性,其力學(xué)性能隨溫度變化如下:
溫度 | 抗拉強度(MPa) | 延伸率(%) | 斷面收縮率(%) | 硬度(HBW) |
---|---|---|---|---|
20℃ | ≥1196 | ≥17 | ≥19 | 269~341 |
500℃ | ≥1141 | ≥15 | ≥20.5 | - |
800℃ | ≥715 | ≥8 | ≥12 | - |
長期使用溫度:≤800℃(持久性能穩(wěn)定),短期耐受:900℃。
抗蠕變性能:在700℃以下保持高疲勞強度,>700℃時蠕變極限逐步下降。
2. 物理性能
密度:8.20 g/cm3;
熱膨脹系數(shù):19.18×10??/K(20~800℃);
熱導(dǎo)率:12.1~24.3 W/(m·K)(100~900℃);
彈性模量:73 GPa(20℃)→49 GPa(800℃)。
3. 環(huán)境適應(yīng)性
抗氧化性:800℃下表面形成致密Cr?O?膜,長期使用需滲鋁(Al涂層)提升保護(hù)效果。
耐腐蝕性:耐酸性/堿性介質(zhì)、燃?xì)飧g及應(yīng)力腐蝕開裂,但在硝酸環(huán)境中需謹(jǐn)慎。
4. 加工性能
熱加工塑性良好:鍛造/軋制溫度1100℃±20℃,終鍛≥950℃。
焊接性:支持TIG焊,焊后需時效處理恢復(fù)性能。
?? 三、熱處理工藝
GH2130的性能高度依賴熱處理制度,分為兩類:
1. 標(biāo)準(zhǔn)熱處理
適用于常規(guī)部件(如棒材、扁鋼、鍛件):
固溶處理:1180℃±10℃ × 2小時 → 空冷(溶解碳化物,均勻組織);
中間處理:1050℃±10℃ × 4小時 → 空冷(調(diào)整析出相分布);
時效強化:800℃±10℃ × 16小時 → 空冷(析出γ'相,提升強度)。
2. 細(xì)晶化+直接時效
適用于高疲勞性能轉(zhuǎn)子葉片/盤件(500~700℃工況):
控溫變形:熱加工中獲得細(xì)晶粒組織;
直接時效:830℃×8小時 + 700℃×16小時 → 空冷(優(yōu)化γ'相尺寸,平衡強度與韌性)。
?? 注意事項:
長期時效(>700℃)可能析出Laves相,降低室溫沖擊韌性;
冷加工后需退火(900~1050℃)恢復(fù)塑性,避免裂紋。
?? 四、應(yīng)用領(lǐng)域
GH2130憑借高溫強度+耐腐蝕+抗疲勞特性,廣泛用于工況部件:
航空航天:
發(fā)動機工作葉片、增壓渦輪(海輪動力機);
航天器高溫緊固件、燃燒室襯套。
能源與化工:
燃?xì)廨啓C葉片、核反應(yīng)堆高溫管道;
石油裂解爐管、高壓閥門(耐硫腐蝕)。
電力設(shè)備:鍋爐熱交換器、蒸汽輪機組件。
?? 總結(jié)
GH2130通過γ'相沉淀強化+晶界凈化設(shè)計,實現(xiàn)了800℃以下的高溫穩(wěn)定性,其核心價值體現(xiàn)在:
成分創(chuàng)新:高鎢(W)固溶強化 + 鋁鈦(Al/Ti)時效強化 + 硼鈰(B/Ce)晶界優(yōu)化;
工藝適配:標(biāo)準(zhǔn)熱處理保障通用性能,細(xì)晶化時效專攻高疲勞部件;
應(yīng)用局限:>700℃時蠕變性能下降,需表面滲鋁提升抗氧化性。
如需更詳盡的工藝參數(shù)(如焊接規(guī)范)或供應(yīng)商信息(如江蘇九銘特鋼有限公司、江蘇中工特冶金科技有限公司),可參考技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14992/14993 或企業(yè)資料。
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