GH3230 合金是一種以 W、Mo 元素作為固溶強(qiáng)化和以碳化物作為第二相強(qiáng)化的鎳基高溫合金。該固溶強(qiáng)化鎳基合金源于 Ni-Cr-Mo–W 合金系統(tǒng)，合金中的 Ni 元素提供穩(wěn)定的奧氏體基體和通過添加 Cr、Mo、W、C、B 來增加合金的高溫強(qiáng)度和腐蝕抗力。通過添加 W 元素含量以進(jìn)行有效地固溶強(qiáng)化，通過添加 C 促進(jìn)富 Cr 的M23C6 碳化物的形成，M23C6 碳化物在奧氏體基體和退火孿晶界的析出對(duì)位錯(cuò)的釘扎以提高合金的蠕變強(qiáng)度，該合金加入 La 提高其抗氧化性，用 B 進(jìn)行晶界強(qiáng)化，使合金兼具良好的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性。該合金膨脹系數(shù)小，部件熱應(yīng)力小，易于加工和焊接，在氧化氣氛下的長期使用溫度可達(dá)到 1150℃
航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作溫度可達(dá) 1100 ℃以上，要求燃燒室材料具有良好的高溫強(qiáng)度、抗氧化性能，以及組織熱穩(wěn)定性，GH3230 合金用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室法蘭等關(guān)鍵部位。 該合金相對(duì)傳統(tǒng)燃燒室用合金有以下突破和改進(jìn)： 以 W、Mo 元素復(fù)合強(qiáng)化代替 W 元素的單一強(qiáng)化， 提高了固溶強(qiáng)化效果；通過La 元素的微合金化提高了合金的高溫持久性能和高溫抗氧化性能；合金中大量的 M6C 碳化物在 Ni 基體中具有良好的熱穩(wěn)定性， 在起到高溫強(qiáng)化作用的同時(shí)提高了合金組織的熱穩(wěn)定性。
GH3230化學(xué)成分:
|
碳C |
硅Si |
錳Mn |
磷P |
liu S |
鉻Cr |
|
0.5-0.15 |
0.25-0.75 |
0.3-1.0 |
≤0.03 |
≤0.015 |
20-24 |
|
鎳Ni |
鉬Mo |
La |
銅Cu |
鐵Fe |
鈮Nb |
|
余 |
1-3 |
0.005-0.05 |
≤0.50 |
≤3.00 |
~ |
|
硼B(yǎng) |
鈦Ti: |
鋁Al |
釩 V |
鎢W |
鈰Ce |
|
≤0.015 |
≤0.10 |
0.2-0.5 |
~ |
13-15 |
~ |
GH3230技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
QJ/DT 0160044航空發(fā)動(dòng)機(jī)用GH230板材、帶材技術(shù)條件
Q/GYB 05062 GH3230合金冷軋薄板和帶材
GH3230固溶處理及時(shí)效處理
GH3230 合金是一種以 W、Mo 元素作為固溶強(qiáng)化和以碳化物作為第二相強(qiáng)化的鎳基高溫合金。該固溶強(qiáng)化鎳基合金源于 Ni-Cr-Mo-W 合金體系，合金中主要添加的合金元素為 Cr、Mo、W、C、B 等，以此來增加合金的高溫力學(xué)性能和抗氧化能力。Cr 元素主要起固溶強(qiáng)化作用，也是碳化物形成元素。一方面 Cr 能固溶于基體相中強(qiáng)化組織，另一方面能與碳結(jié)合形成 M23C6 型化合物，在一定程度上起到沉淀強(qiáng)化和晶界強(qiáng)化的作用。當(dāng)含 Cr 量在 14% ～ 20% 時(shí)，Cr 含量增加對(duì)基體強(qiáng)度的影響不大，但當(dāng)含 Cr 量超過 20% 時(shí)， Cr 會(huì)降低 γ″相的固溶溫度，因而也降低了合金的高溫強(qiáng)度。Co 有益于鎳基合金在高溫范圍內(nèi)熱強(qiáng)性的提高，而且對(duì)抗高溫?zé)岣g性有益。Co 在 Ni-Cr 固溶體中可以降低堆垛層錯(cuò)能，起到良好的固溶強(qiáng)化作用。 合金中 Co 含量的提高對(duì)合金組織穩(wěn)定性和蠕變性能有利，當(dāng) Co 含量低于 10% 時(shí)，高溫強(qiáng)度降低。W 是 γ 基體中的主要強(qiáng)化元素。W 原子半徑比基體 Ni 的大，固溶強(qiáng)化作用十分明顯。La 元素是高溫合金中一種有效的微量活性元素，通常在合金的晶界、相界面和表面等界面具有明顯偏聚。La 元素能通過改進(jìn)氧化膜的黏性和化學(xué)組成，從而改善合金的高溫抗氧化和耐腐蝕性能。固溶處理是高溫合金最重要的熱處理方式之一，其主要目的有 3 個(gè): 一是為了溶解基體內(nèi)碳化物、γ'相等以得到均勻的固溶體; 二是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫抗蠕變和持久性能; 三是為了降低或消除合金元素偏析，使合金基體中的化學(xué)成分均勻。固溶處理能降低合金的偏析使組織均勻，并且能細(xì)化 γ'相，促進(jìn)細(xì)小 γ'相的析出。相關(guān)研究表明，GH3230 合金固溶處理后，927 MPa / 62 ℃的持久壽命隨固溶溫度的升高逐漸增大，持久斷裂伸長率則變化不大。但是固溶處理溫度的選擇對(duì)合金晶粒尺寸影響較大，因?yàn)閵W氏體合金存在一個(gè)異常長大的溫度區(qū)間，即超過某臨界溫度下進(jìn)行固溶會(huì)基體晶粒發(fā)生異常長大。時(shí)效處理一般在固溶處理和中間處理之后，也可以在直接固溶處理之后。時(shí)效處理的目的是進(jìn)一步在基體中析出細(xì)小的 γ'相，形成彌散強(qiáng)化的效果，從而提高合金的力學(xué)性能。
