inconel738英科耐尔Waspaloy合金棒材 管材 锻件 棒材
镍基变形高温合金GH738
材料牌号:GH738、GH738(GH4738)
美国牌号:Waspaloy
法国牌号:NC20K14
一、GH738概述
GH738是以γ′相沉淀硬化的镍基高温合金，具有良好的耐燃气腐蚀能力、较高的屈服强度和疲劳性能，工艺塑性良好，组织稳定。广泛用于航空发动机转动部件，使用温度不高于815℃。可以生产冷轧和热轧板材、管材、带材、丝材和锻件、铸件、紧固件。
1.1GH738材料牌号GH738
1.2GH738相近牌号Waspaloy(美国)，NC20K14(法国)
1.3GH738材料的技术标准
1.4GH738化学成分见表1-1。
表1-1%
| C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti |
| 0.03～0.10 | 18.0～21.0 | 余 | 12.0～15.0 | 3.50～5.00 | 1.20～1.60 | 2.75～3.25 |
| B | Zr | Fe | Mn | Si | P | S | Cu |
| 不小于 |
| 0.003～0.010 | 0.02～0.08 | 2.0 | 0.10 | 0.15 | 0.015 | 0.015 | 0.10 |
| | | | | | | | | | | |
注:微量杂质为ω(Pb)≤0.001%、ω(As)≤0.0025%、ω(Sn)≤0.0012%、ω(Sb)≤0.0025%、ω(Bi)≤0.0001%。
1.5GH738热处理制度1080℃±10℃，4h，空冷＋840℃，24h，空冷＋760℃，16h，空冷。1.6GH738品种规格和供应状态可生产
棒材、型材、锻坯、环形件、厚板、薄板、带材、管材、丝材、砂型铸件、精密铸件和紧固件等，通常不经热处理交货，板材固溶处理后交货。
1.7GH738熔炼和铸造工艺采用真空感应熔炼加真空电弧重熔工艺。
1.8GH738应用概况与特殊要求该合金在国外广泛用于航空发动机和燃气轮机，主要用作涡轮叶片及涡轮盘等转动件，有成熟的使用经验。
由于该合金含钴较高，在国内较少采用。
二、GH738物理及化学性能
2.1GH738热性能
2.1.1GH738熔化温度范围1330～1360℃。
2.1.2GH738热导率见表2-1。
表2-1[1]
| θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
| λ/(W/(m·℃)) | 16.8 | 18.3 | 20.2 | 22.4 | 24.1 | 25.3 | 28.0 |
2.1.3GH738比热容见表2-2。
表2-2[1]
| θ/℃ | 360 | 460 | 545 | 640 | 770 | 855 | 985 |
| c/(J/(kg.℃)) | 515 | 540 | 573 | 603 | 640 | 665 | 707 |
2.1.4GH738线膨胀系数见表2-3。
表2-3[1]
| θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
| α/10-6℃-1 | 12.47 | 12.73 | 13.04 | 13.53 | 13.97 | 14.47 | 15.05 | 15.68 | 15.95 |
2.2GH738密度ρ=8.22g/cm3。
2.3GH738电性能
2.4GH738磁性能合金无磁性。
2.5GH738化学性能
2.5.1GH738抗氧化性能合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2GH738耐腐蚀性能合金抗盐雾腐蚀能力良好。
表2-4[1]
| θ/℃ | 900 | 1000 |
| 氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.083 | 0.226 |
三、GH738力学性能
3.1GH738技术标准规定的性能见表3-1。
表3-1
| 拉伸性能 | HBS | 持久性能 |
| θ/℃ | σb/MPa | δ5/% | φ/% | θ/℃ | σ/MPa | t/h | δ5/% |
| 不小于 | 不小于 |
| 815 | 608 | 20 | 32 | 299～387 | 815 | 328 | 23 | 8 |
四、GH738组织结构
4.1GH738相变温度合金中γ′相的溶解温度为980～1050℃，开始从基体中析出温度为630℃，析出峰值温度为800℃。合金中M23C6碳化物相的开始析出温度为700℃，完全溶解温度为1020℃。
4.2GH738时间-温度-组织转变曲线4.3GH738合金组织结构经标准热处理后，除奥氏体基体外，还有γ′相，其化学式为(Ni0.883Fe0.03Cr0.048Co0.039)3.28(Al0.38Ti0.62Mo痕迹)，该相总量占合金重量的20%。此外，还有M23C6型碳化物，其化学式近似为(Cr0.746Mo0.094Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外，还有少量的Ti(CN)和TiN等相。
该合金经650℃和730℃长期时效至3000h，γ′相的数量变化不明显，分别约有3%和1%左右的补充析出，γ′相大小分别从146nm长大至196nm和177nm。碳化物MC向M23C6转化，碳化物总量略有增加，从时效前占基体总量的0.5%增加到0.76%和0.78%。在长期时效过程中无新相析出，组织稳定。
五、GH738工艺性能与要求
5.1GH738成型性能
5.1.1GH738合金塑性图见图5-1。
5.1.2GH738合金的再结晶图见图5-2。
5.1.3GH738该合金热加工塑性良好，是比较好成形的镍基高温合金。锻造开坯加热温度1150～1170℃，适宜的热加工温度为1040～1170℃，终锻温度不低于1000℃。涡轮叶片锻造温度通常采用1070～1110℃范围，模锻最小变形量应大于25%。应避免在高温（1180℃）下小变形量（约10%）热加工，此时可能在晶界上形成连续的MC型碳化物薄膜，导致缺口敏感。在较低温度下（980～1080℃）热变形，晶界上很少形成MC碳化物薄膜，只有不连续的M23C6型碳化物，热处理后可获得均匀的4～5级晶粒度，综合性能良好