MP合金 GH6159 GH159 MP159钴基合金 技术标准
材料商标
GH6159 GH159 MP159 (美国)材料的技术标准
Q/6S 992-1992《高温紧固件用GH159合金冷拉棒材》
C3S 284-1993《高温紧固件GH159合金合金冷拉棒材》28-1993《高温紧固件GH159合金合金冷拉棒材》
AMS 5841B 真空感应+真空自耗重熔，固溶热处理态
AMS 5842B 真空感应+真空自耗重熔，固溶处理与冷变形强化
GH6159概述
GH6159是在国外多相钴基高温合金（MP合金）的基础上发展起来的一种新式高强度多相钴基高温合金。它的首要特点是：运用冷变形首先在面心立方基体中
诱发产生穿插网状分布的片关ε相来阻挠位错的长程运动而产生强化，再经过时效处理分出弥散的Ni3X相弥补强化。该合金具有超高强度、出色的塑耐性和高的
应力腐蚀抗力等概括功用，并且在650℃的高温下仍能坚持其高强度的特性。上海博虎集团该合金不只可广泛用于航空发动机的高温紧固螺栓等零件，也可用于
应力腐蚀环境下（如海洋大气环境）服役的飞机用超高强度紧固件。供应的首要种类是冷拉棒材。
化学成分
C：≤0.04
Mn：≤0.20
Si：≤0.20
P：≤0.020
S：≤0.010
Cr：18.00-20.00
Mo：6.00-8.00
Al：0.10-0.30
Fe：8.00-10.00
Ti：2.50-3.25
Nb：0.25-0.75
B：≤0.030
Ni：余量
GH159物理及化学性能
GH159热性能
GH159熔化温度范围 熔点1318℃[1]。
GH159热导率 见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
λ/(W/m·℃)
冷拔状态
11.3
14.1
15.6
17.4
19.1
21.0
23.0
24.6
冷拔＋时效状态
11.0
13.8
15.3
17.1
18.6
20.5
21.0
-
GH159线膨胀系数 见表2-2(冷拔＋时效状态)。
表2-2[3]
θ/℃
25～100
25～200
25～300
25～400
25～500
25～600
25～700
25～800
α/10-6℃-1
14.3
14.2
14.2
14.6
14.9
15.1
16.0
18.2
GH159密度 ρ=8.33g/cm3[2]。
GH159电性能 合金的电阻率见表2-3。
表2-3[1]
θ/℃
25
100
200
300
400
500
600
ρ/(10-6Ω·m)
冷拔状态
1.033
1.059
1.086
1.118
1.151
1.201
1.236
冷拔＋时效状态
1.096
1.102
1.135
1.162
1.181
1.210
1.231
GH159化学性能
GH159耐腐蚀性能 该合金具有极好的抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的能力。在典型的氯化铁实验中未发现缝隙腐蚀和点蚀。在擦盐试验中未发生损坏。交替浸渍证明该合金具有良好的抗氢脆和应力腐蚀开裂的能力。
三、GH159力学性能
GH159技术标准规定的性能 见表3-1。
表3-1
品种
状态
取样方向
拉伸性能
HRC
持久性能
θ/℃
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
φ/%
θ/℃
σ/MPa
t/h
δ5/%
不小于
冷拉棒材
冷拔＋时效
纵向
室温
1795
1725
6
22
44
650
965
≥23
≥5
595
1415
1310
5
15
-
注：1 供应状态的棒材硬度要求HRC≥23。
2 供应状态的棒材经时效处理后，其拉伸、持久性能和硬度应符合表中规定的要求。当棒材的拉伸性能符合要求时，硬度实验结果不作为判废依据。
3 持久性能可在光滑-缺口组合试验上测定。试样不应在23h内断裂。试样光滑部分拉断后，其伸长率 应符合表中规定的要求。
4 可在棒材相邻部位取样并分别加工的光滑和缺口持久试样上进行实验。试样不应在23h内断裂；光滑试样断裂后，应测定伸长率；缺口试样可不拉断。
5 持久实验可在高于965MPa的应力下进行，但实验过程中不能改变应力。实验结果应符合表中规定的要求。
6 经需方同意，在965MPa的应力下进行持久实验至23h后，可每隔8～10h递增应力35MPa，直至试 样拉断。实验结果应符合表中规定的要求。
四、GH159组织结构
GH159相变温度 γ＋ε两相区温度范围为540～700℃，540℃以下的γ相为亚稳态。
GH159时间-温度-组织转变曲线
GH159合金组织结构 合金在上临界温度（约700℃）以上为稳定的面心立方γ相，在下临界温度以下（约540℃）为稳定的密排六方ε相；两温度之间为γ＋ε的两相区。当合金从上临界温度冷却到室温时可保持亚稳定态的γ相。当在室温下进行冷变形时可诱发γ相到ε相的马氏体型转变。因此，合金经固溶处理后全部为亚稳定的γ相，在冷变形过程中部分γ相发生马氏体相变转变为稳定的ε相。所生成的ε相为薄片状，在面心立方的γ相晶粒内呈交叉网状分布。在随后的时效过程中又在亚稳定的γ相中析出Ni3X相[4～7]。
五、GH159工艺性能与要求
GH159成形性能
GH159合金钢锭首先在1125～1180℃保温18～36h进行均匀化处理以减小组织偏析和脆性σ相形成。合金锻造开坯装炉温度不高于600℃，加热温度为1120℃±10℃，时间不小于4h。开锻温度不低于1050℃，终锻温度不低于950℃.合金热轧开坯装炉温度不高于700℃，加热温度为1130℃±10℃，保温30～60min。道次变形量不能超过20%。终轧温度不低于950℃。热轧后合金在1050～1070℃退火1h以得到均匀晶粒，便于后续冷变形加工。
GH159轧制棒材经固溶处理后，经碱、酸洗去氧化皮，再经表面涂层处理后，进行冷拔变形。冷拔变形量为48%±1%。
GH159焊接性能 焊接性能同18-8型不锈钢，可用氩弧焊工艺[2]。
焊接速度 0.14m/min
电流 100～160A
电压 10V
GH159焊丝进给 0.36～0.56m/min
氩气流量 5～7L/min
GH159零件热处理工艺 螺栓的热处理工艺为650～675℃，4h时效处理，空冷。
GH159表面处理工艺 合金经局部感应加热热镦成螺帽后，表面再经冷搓丝加工螺纹。
GH159切削加工与磨削性能 合金的机加工性能类似于GH738镍-钴-铬合金
GH6159是什么合金材料？θ/℃
100
200
300
400
500
600
700
800
λ/(W/m·℃)
冷拔状态
11.3
14.1
15.6
17.4
19.1
21.0
23.0
24.6
冷拔＋时效状态
11.0
13.8
15.3
17.1
18.6
20.5
21.0
-
θ/℃
25～100
25～200
25～300
25～400
25～500
25～600
25～700
25～800
α/10-6℃-1
14.3
14.2
14.2
14.6
14.9
15.1
16.0
18.2
θ/℃
25
100
200
300
400
500
600
ρ/(10-6Ω·m)
冷拔状态
1.033
1.059
1.086
1.118
1.151
1.201
1.236
冷拔＋时效状态
1.096
1.102
1.135
1.162
1.181
1.210
1.231
品种
状态
取样方向
拉伸性能
HRC
持久性能
θ/℃
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
φ/%
θ/℃
σ/MPa
t/h
δ5/%
不小于
冷拉棒材
冷拔＋时效
纵向
室温
1795
1725
6
22
44
650
965
≥23
≥5
595
1415
1310
5
15
-
GH6159是Co-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度在600℃以下。合金加入镍、铬和钼元素进行固溶强化、加入铝、钛元素形成弥散γ’相沉淀强化
相，同时通过冷变形诱发产生网状ε相阻止位错长程运动而使合金强化。合金的形变硬化率高，在室温和高温具有强度、良好的塑韧性以及高的抗应力腐蚀能
力。该合金是目前600℃以下长期使用的强度、抗剪切能力*高，综合性能*好的发动机紧固件用高温合金。GH6159高温合金已用于制造航空发动机的封严盘和
涡盘、高压压气机轴和高压涡轮轴连接的高承力螺栓，火箭发动机高承力螺栓，以及应力腐蚀环境下（如海洋环境）服役的高强度螺栓等。该合金在冶金生产时
应严格控制冷拔变形得的道次变形量与其他工艺参数。变形量小使强度不足；变形量太大，强度升高，但塑性降低。合金具有极好的抗缝隙腐蚀、抗应力腐蚀开
裂以及抗氢脆能力。
