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一、GH3030 概述
GH3030 是早期發展的80Ni-20Cr固溶強化型高溫合金，化學成分簡單，在800℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性，并具有良好的抗氧化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。合金經固溶處理后為單相奧氏體，使用過程中組織穩定。主要產品是冷軋薄板，也可以供應棒材、環件、絲材和管材等變形產品。主要用于800℃以下工作的渦輪發動機燃燒室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受載荷很小的其他高溫部件[1,2]。
1.1 GH3030 材料牌號 GH3030(GH30)
1.2 GH3030 相近牌號 ЭИ435,XH78T(俄羅斯）
1.3 GH3030 材料的技術標準
GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規范》
GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規范》
GJB 2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規范》
GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規范》
GJB 3020-1997《航空用高溫合金環坯規范》
GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規范》
GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規范》
GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規范》
GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規范》
GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》
1.4 GH3030 化學成分 見表1-1。
表1-1%
|
C |
Cr |
Ni |
Ti |
Al |
Fe |
Mn |
Si |
P |
S |
|
不大于 |
|||||||||
|
≤0.12 |
19.0～22.0 |
余 |
0.15～0.35 |
0.15 |
1.5 |
0.7 |
0.8 |
0.03 |
0.02 |
注：1.棒材和環坯標準規定，ω(Cu)≤0.20%。
2.熱軋板、冷軋板、冷軋帶、管材、絲材和冷鐓用冷拉絲材標準規定，ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。
1.5 GH3030 熱處理制度 固溶溫度為980～1020℃,冷卻方式對熱軋板、冷軋薄板和環坯均為空冷，冷鐓用絲材和冷拉棒材為水冷或空冷，管材為水冷。
1.6 GH3030 品種規格和供應狀態 可生產各種規格的變形產品，棒材和環坯不經熱處理交貨；熱軋板和冷軋薄板及管材經固溶和酸洗后供應；焊絲于冷拉狀態、固溶和酸洗狀態或半硬態成盤狀交貨；冷鐓用絲材于固溶、酸洗狀態成盤狀或直條狀、固溶直條狀磨光或冷拉狀態交貨；管材于固溶、酸洗狀態交貨；冷拉棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉狀態交貨。
1.7 GH3030 熔煉和鑄造工藝 電弧爐熔煉或電弧爐熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔，非真空感應爐加電渣熔或真空電弧爐重熔或真空雙聯工藝。
1.8 GH3030 應用概況與特殊要求 該合金已在航空發動機上經過了長期使用考驗，主要用于燃燒室和加力燃燒室零部件以及機匣安裝邊等零部件。
二、GH3030 物理及化學性能
2.1 GH3030 熱性能
2.1.1 GH3030 熔化溫度范圍 1374～1420℃[3]。
2.1.2 GH3030 熱導率 見表2-1。
2.1.3 GH3030 比熱容 見表2-2。
2.1.4 GH3030線膨脹系數 見表2-3。
表2-1[4]
|
θ/℃ |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
λ/（W/（m·℃）） |
15.1 |
16.3 |
18.0 |
19.3 |
20.9 |
22.2 |
23.4 |
25.1 |
26.4 |
表2-2[1]
|
θ/℃ |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|
c/(J/(kg.K)) |
565.2 |
598.7 |
674.1 |
741.1 |
820.6 |
971.3 |
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 |
12.8 |
13.5 |
14.3 |
15.0 |
15.5 |
16.1 |
17.0 |
17.5 |
18.0 |
2.2 GH3030密度 ρ=8.4g/cm3[1]。
2.3 GH3030電性能 不同溫度的電阻率 見表2-5。
表2-5[5]
|
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
ρ/(10-6Ω.m) |
1.090 |
1.099 |
1.108 |
1.117 |
1.127 |
1.153 |
1.135 |
1.126 |
1.123 |
2.4 GH3030磁性能 合金無磁性。
2.5 GH3030化學性能
2.5.1 GH3030抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表 2-6。
表2-6[1]
|
θ/℃ |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
|
氧化速率/(g/(m2.h)) |
0.0535 |
0.1560 |
0.3905 |
0.5810 |
2.5.1.1 GH3030合金在高溫下氧化腐蝕深度見表2-7。
表2-7[6]
|
θ/℃ |
氧化腐蝕深度/mm |
θ/℃ |
氧化腐蝕深度/mm |
||||||||
|
500h |
1000h |
1500h |
3000h |
10000h |
500h |
1000h |
1500h |
3000h |
10000h |
||
|
900 |
0.002 |
0.003 |
--- |
0.006 |
0.009 |
1000 |
0.0075 |
0.0085 |
--- |
0.014 |
0.019 |
|
950 |
0.0045 |
0.006 |
0.007 |
0.0095 |
0.013 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
三、GH3030力學性能
優質棒材技術標準規定的性能見表3-1。
表3-1
|
標準號 |
品種 |
試樣狀態 |
σb/MPa |
δ5/% |
σb/MPa |
δ5/% |
|
|
20℃ |
700℃ |
|
|||||
|
不小于 |
|||||||
|
GJB 1952-1994 |
冷軋薄板 |
980～1020℃，空冷 |
685 |
30 |
295 |
30 |
|
|
GJB 2611-1996 |
冷拉棒 |
980～1020℃，水（空）冷 |
685 |
30 |
- |
- |
|
|
GJB 2297-1995 |
冷拉管 |
980～1020℃，水冷 |
635① |
35① |
295 |
30 |
|
|
GJB 3020-1997 |
環坯 |
980～1020℃，空冷 |
635② |
30② |
- |
30② |
|
|
GJB 3317-1998 |
熱軋板 |
980～1020℃，空冷 |
685 |
30 |
295 |
30 |
|
|
GJB 3318-1998 |
冷軋帶 |
980～1020℃，空冷 |
685③ |
30③ |
- |
- |
|
|
GJB 3165-1998 |
棒材 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
GJB 3167-1998 |
冷鐓用絲 |
980～1020℃，水（空）冷 |
≤785 |
≥30 |
- |
- |
|
|
GB/T 15062-1994 |
管材 |
980～1020℃，水冷 |
590 |
35 |
- |
- |
|
注：①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材的室溫σb≥590MPa,δ5≥30%。
②環坯性能供參考。
③δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥615MPa,δ5≥實測。
4.1 相變溫度
4.2 時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 合金組織結構 經1000℃固溶處理后為單相奧氏體組織，間有少量TiC和Ti(CN)。700～800℃長期時效后，析出Cr7C3型碳化物，析出量少，對合金性能影響不大。
五、GH3030工藝性能與要求
5.1 成型性能
5.1.1 鋼錠鍛造開坯裝爐溫度不高于800℃，加熱溫度為1180～1200℃，終鍛溫度不低于900℃，一次加熱的變形程度為50%，板材熱軋加熱溫度有1160～1180℃，冷軋壓率為30%左右。
5.1.2 反復彎曲及杯突性能見表5-1。
表5-1[1]
|
試樣厚度/mm |
試樣狀態 |
反復彎曲次數 |
杯突深度/mm |
|
1.5 |
980～1020℃,空冷 |
27 |
11.0 |
5.1.3 沖壓性能見表5-2。
表5-2[2]
|
深沖 |
翻邊 |
壓窩（平頭） |
壓窩（球頭） |
彎曲 |
|||||
|
極限深沖系數 |
工作深沖系數 |
極限翻邊系數 |
工作翻邊系數 |
極限平沖系數 |
工作平沖系數 |
極限球壓系數 |
工作球壓系數 |
最小彎曲半徑 |
工作彎曲系數 |
|
2.07 |
1.73 |
1.72 |
1.46 |
0.3 |
0.26 |
0.45 |
0.40 |
1δ① |
1.5δ① |
① δ為板材厚度(mm)。
5.2 焊接性能 合金焊接性能優良，可進行氬弧焊、點焊、縫焊和釬焊。氬弧焊時熔池流動性和成形性能均良好，裂紋傾向性??；接觸焊時有較寬的規范參數范圍。該合金可與1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金組合進行焊接。
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