GH93（Nimonic93）镍基变形高温合金
中国牌号：GH93
美国牌号：Nimonic93
法国牌号：NCK2OTA
一、GH93概述
GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好，可以供应板材、棒材和锻件。
1.1 GH93材料牌号 GH93。
1.2 GH93相近牌号 Nimonic93(英国),NCK2OTA(法国）。
1.3 GH93材料的技术标准
1.4 GH93化学成分 见表1-1。
表1-1 %
|
C |
Cr |
Ni |
Co |
Al |
Ti |
Fe |
B |
Mn |
Si |
P |
S |
Cu |
Pb |
|
≤0.13 |
18.0～21.0 |
余量 |
15.0～21.0 |
1.0～2.0 |
2.0～3.0 |
≤1.00 |
≤0.02 |
≤1.00 |
≤1.00 |
≤0.015 |
≤0.015 |
≤0.20 |
≤0.0025 |
注：B按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 GH93热处理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6 GH93品种规格与供应状态 可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7 GH93熔炼与铸造工艺 真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8 GH93应用概况与特殊要求 该合金制造的航空发动机零部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、GH93物理及化学性能
2.1 GH93热性能
2.1.1 GH93熔化温度范围 1360～1390℃。
2.1.2 GH93热导率 见表2-1。
表2-1[1]
|
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
λ/(W/(m·℃)) |
11.47 |
12.77 |
14.44 |
15.99 |
17.54 |
18.97 |
20.64 |
22.32 |
23.99 |
25.83 |
27.88 |
2.1.3 GH93比热容 见表2-2。
表2-2[1]
|
θ/℃ |
20 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
c/(J/(kg.℃)) |
446 |
467 |
494 |
520 |
547 |
572 |
600 |
626 |
652 |
679 |
706 |
2.1.4 GH93线膨胀系数 见表2-3。
表2-3[2]
|
θ/℃ |
16～100 |
16～200 |
16～300 |
16～400 |
16～500 |
16～600 |
16～700 |
|
α/10-6℃-1 |
11.91 |
12.97 |
13.52 |
14.10 |
14.49 |
14.99 |
15.61 |
2.2 GH93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93电性能
2.4 GH93磁性能 合金无磁性。
2.5 GH93化学性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4[2]
|
θ/℃ |
700 |
800 |
900 |
|
氧化速率/(g/(m2·h)) |
0.0398 |
0.0236 |
0.1435 |
注：试验方法按YB48-1964。
三、GH93力学性能
3.1 GH93技术标准规定的性能 见表3-1。
3.1.1 GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1
|
品种 |
拉伸性能 |
HBS |
持久性能 |
||||||
|
θ/℃ |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
δ5/% |
θ/℃ |
σ/MPa |
t/h |
δ5/% |
||
|
不小于 |
不小于 |
||||||||
|
锻材 轧材 |
20 |
1080 |
685 |
20 |
290 |
700 815 |
588 294 |
30 30 |
5 7 |
表3-2
|
品种 |
统计数 |
σb/MPa |
σP0.2/MPa |
||||
|
A |
B |
S |
A |
B |
S |
||
|
锻材 轧材 |
100 100 |
1115 1140 |
1155 1185 |
1080 1080 |
700 725 |
740 765 |
685 685 |
注：长城钢厂三分厂数据。四、GH93组织结构
4.1 GH93相变温度 γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2 GH93时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH93合金组织结构 在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。
五、GH93工艺性能与要求
5.1 GH93成形性能 该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不低于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。
5.3 GH93零件热处理工艺 涡轮盘坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效处理，也可以用饼坯经完全热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。
5.4 GH93表面处理工艺 涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5 GH93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
