GH4738高温合金材料是什么材料

GH738-GH4738

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()，NC20K14(法国)

1.3GH738材料的技术标准

Z9-0106-1986《涡轴八用GH738合金棒材暂行技术条件》

Q/6S1035-1992《高温紧固件用GH738合金棒材》

协上五高09-1986《GH738合金烟气机盘试制技术条件》(上钢五厂)

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()≤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(Cr0.746Mo0.094

Ni0.084Co0.041Fe0.023Ti0.012)23C6。另外，还有少量的Ti(CN)和TiN等相。

该合金经650℃和730℃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，良好。

5.3GH738零件热处理工艺零件热处理时应注意防止零件表面元素贫化，加热应均匀。

5.4GH738表面处理工艺该合金用做涡轮叶片和涡等转动件时，为了提高疲劳性能，进行氩气保护消除应力退火，以及喷丸处理。为提高涡轮叶片耐燃气腐蚀及热疲劳性能，可进行扩散渗铝处理。