高温合金锻件（高温合金锻件焊接）

高温合金钢锻造工艺有何特点

锻造温度区间窄(一般为100℃左右)，

所以其停锻温度要求不低于950℃

同时，

高温合金在变形温度下有较高的变形抗力和强化倾向，

变形程度和变形速度越大、变形温度越低，

其变形抗力越高。镍基合金的变形抗力一般为合金结构钢的3～

4倍。为了防止锻件粗晶，既要使变形均匀，

又要使变形程度不致进入临界变形程度的范围

除控制锻造温度外，应避免重锤连击，

因为单锤变形量过大引起的剧烈变形热效应可能造成锻件局部粗晶，

因此在一火成形的前提下保持适宜的锤击间隔是控制锻件粗晶的重要途径。

高温合金都有哪些用途

高温合金分类：

一、变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

固溶强化型合金：使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：

1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：

第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

2. 第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。

三、粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

四、氧化物弥散强化（ODS）合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：

MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。

MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。

五、金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

GH4169高温合金的GH4169 应用概况与特殊要求

GH4169高温合金

GH4169特性及应用领域概述：

该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

GH4169相近牌号：

Inconel 718、UNS NO7718(美国)、NC19FeNb(法国)、W.Nr.2.4668(德国)

GH4169其他军标标准：

GJB 2611A 航空用高温合金冷拉棒材规范

GJB 2612 焊接用高温合金冷拉丝材规范

GJB3318A 航空用高温合金冷轧带材规范

GJB 3527 弹簧用高温合金冷拉丝材规范

GJB 5280 航空发动机用高温合金盘形锻件规范

GJB 5301 航空发动机用高温合金环形件规范

GJB 712A 航天用GH4169高温合金锻制圆饼规范

HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺

Q/5B 4040优质GH4169合金锻件

Q/3B 4048 (Q/5B 4029、抚高新13、协上五高22、C3S280)优质GH4169合金棒材

Q/3B 4056 (Q/5B 4009、抚高新11、协上五高24)高强GH4169合金压气机盘锻件

Q/3B 4054 (RJTO-10、抚高新10、协上五高23)直接时效GH4169合金压气机盘、涡轮盘锻件

Q/3B 4050 (Q/5B 4037、抚高新9、协上五高32) GH4169合金厚板、薄板和带材

Q/3B 4052 GH4169 合金毛细管材

GH4169热处理制度：

摘自HB/Z 140、GJB 712A、GJB 5301、Q/3B 4052 和Q/3B 4054,分标准热处理和直接时效处理两种。

标准热处理

a)盘形锻件、环形件,(950~980)℃+10℃X1h/OQ(或AC、或 WQ)+720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃+10℃X8h/AC, HB 461~341;

b)航天用锻制圆饼,(950~1010)℃士10℃X1h/AC+720℃+10℃ X8h/FC(50℃/h)→620℃+10℃X8h/AC(或 FC);

c)丝材,955℃士10℃ 1h/AC+720℃ 士10℃ 8h/FC(50℃ 士10℃/h)→620℃士5℃X(7~8) h/ AC ，HRC≥ 32

d)棒材和锻件,(950~980)℃士10℃X1h/AC+720℃+5℃ X 8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士5℃X8h / AC, HB ≥346;

e)板材、焊接件:

制度I:(940~960)℃/AC+(710~730)℃X(8~8.5)h/FC(50℃士10℃/h)→(615~620)℃X(8~8.5)h/AC,其中固溶保温时间: (d)≤3mm, (25~30) min; (d)3mm~5mm, (30~35) min;

制度I:中间退火,(940~960)℃X(15~20)min/AC;

f)管材,955℃士10℃ X30min/AC(或风冷)+720℃士10℃X8h/FC(50℃土10℃/h)→620℃士10℃,使总保温时间不少于18h,空冷或风冷。

直接时效处理

盘形锻件直接时效制度:720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士10℃X8h/AC。

GH4169?金相组织结构：

该合金标准热处理状态的组织由基体'、"、、NbC相组成。

GH4169工艺性能与要求：

1、因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与治金工艺直接有关。

2、为避免钢锭中的元素偏析过重，采用的钢锭直径不大于508mm。

3、经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能，钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。

4、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

5、合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

GH4169主要规格:

GH4169无缝管、GH4169钢板GH4169、圆钢、GH4169锻件、GH4169法兰、GH4169圆环、GH4169焊管、GH4169钢带、GH4169直条、GH4169丝材及配套焊材、GH4169圆饼、GH4169扁钢、GH4169六角棒、GH4169大小头、GH4169弯头、GH4169三通、GH4169加工件、GH4169螺栓螺母、GH4169紧固件。

GH3218化学成分

高温合金GH3218性能

高温合金锻件主要用于制造燃气涡轮发动机的重要零件，如涡轮叶片、承力环、火焰筒安装座等。此类零件不仅要求具有很高的高温性能和良好的疲劳性能，而且要求具有抗氧化、抗腐蚀性能和一定的塑性。

高温合金锻件的锻造特点是：

1.塑性低

高温合金GH3218成分由于合金化程度很髙，具有组织的多相性且相成分复杂，因此，工艺塑性较低。特别是在高温下，当含有s、Pb、Sn等杂质元素时，往往削弱了晶粒间的结合力而引起塑性降低。

高温合金一般用强化元素铝、钛的总含量来判断塑性高低，当总含量≥6%时，塑性将很低。镍基高温合金的工艺塑性比铁基高温合金低。高温合金的工艺塑性对变形速度和应力状态很敏感。有些合金铸锭和中间坯料需采用低速变形和包套镦粗，包套乳制，甚至包套挤压才能成形。

2.变形抗力大

由于高温合金成分复杂，再结晶温度髙，再结晶速度慢，在变形温度下具有较高的变形抗力和硬化倾向。变形抗力一般为普通结构钢的4~7倍。

3.锻造温度范围窄

高温合金与碳钢相比，熔点低，加热温度过高容易引起过热、过烧。若停锻温度过低，则塑性低、变形抗力大，且易产生冷热混合变形导致锻件产生不均匀粗晶。因此，高温合金锻造温度范围很窄，一般才200℃左右。而镍基耐热合金的锻造温度范围更窄，多数在100~150℃,有的甚至小于100℃。

4.导热性差

高温合金低温的热导率较碳钢低得多，所以，一般在700~800℃范围需缓慢预热，否则会引起很大的温度吨力，使加热金属处于脆性状态。

常用的锻造加热方法和设备？

主要是煤加热和液化气加热。

根据你锻造产品的材料牌号和技术要求，正常分以下几种：

1、军工锻件、高温合金锻件、有色金属锻件。

采用电阻炉加热，优点是炉温均匀性好，控温准确，可以走表盘。

2、大型锻件、液压机锻件。

采用天然气或其他液化汽炉加热，优点是效率较高，成本相对较低。

3、小型、普通黑色金属锻件。

采用煤或半煤气发生炉或其他生物燃料炉加热，优点是成本低，但不环保生物燃料炉加热，优点是成本低，但不环保。

锻造加热设备种类很多，分类标准也不相同。

按使用能源形式不同可分为：燃料加热路和电加热炉 按炉膛内温度分布不同分为：室状炉和连续炉 按坯料加热的氧化程度不同分为：少无氧化加热炉与普通加热炉等。 此外还可以按炉底的机械化程度、炉子的结构形式区分。

高温合金GH4169和K4169为同一牌号，但其中GH与K有没啥说法？

GH4169变形高温合金，K4169是铸造高温合金

GH4169特性及应用领域概述：

该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

GH4169相近牌号：

Inconel 718、UNS NO7718(美国)、NC19FeNb(法国)、W.Nr.2.4668(德国)

GH4169其他军标标准：

GJB 2611A 航空用高温合金冷拉棒材规范

GJB 2612 焊接用高温合金冷拉丝材规范

GJB3318A 航空用高温合金冷轧带材规范

GJB 3527 弹簧用高温合金冷拉丝材规范

GJB 5280 航空发动机用高温合金盘形锻件规范

GJB 5301 航空发动机用高温合金环形件规范

GJB 712A 航天用GH4169高温合金锻制圆饼规范

HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺

Q/5B 4040优质GH4169合金锻件

Q/3B 4048 (Q/5B 4029、抚高新13、协上五高22、C3S280)优质GH4169合金棒材

Q/3B 4056 (Q/5B 4009、抚高新11、协上五高24)高强GH4169合金压气机盘锻件

Q/3B 4054 (RJTO-10、抚高新10、协上五高23)直接时效GH4169合金压气机盘、涡轮盘锻件

Q/3B 4050 (Q/5B 4037、抚高新9、协上五高32) GH4169合金厚板、薄板和带材

Q/3B 4052 GH4169 合金毛细管材

GH4169热处理制度：

摘自HB/Z 140、GJB 712A、GJB 5301、Q/3B 4052 和Q/3B 4054,分标准热处理和直接时效处理两种。

标准热处理

a)盘形锻件、环形件,(950~980)℃+10℃X1h/OQ(或AC、或 WQ)+720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃+10℃X8h/AC, HB 461~341;

b)航天用锻制圆饼,(950~1010)℃士10℃X1h/AC+720℃+10℃ X8h/FC(50℃/h)→620℃+10℃X8h/AC(或 FC);

c)丝材,955℃士10℃ 1h/AC+720℃ 士10℃ 8h/FC(50℃ 士10℃/h)→620℃士5℃X(7~8) h/ AC ，HRC≥ 32

d)棒材和锻件,(950~980)℃士10℃X1h/AC+720℃+5℃ X 8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士5℃X8h / AC, HB ≥346;

e)板材、焊接件:

制度I:(940~960)℃/AC+(710~730)℃X(8~8.5)h/FC(50℃士10℃/h)→(615~620)℃X(8~8.5)h/AC,其中固溶保温时间: (d)≤3mm, (25~30) min; (d)3mm~5mm, (30~35) min;

制度I:中间退火,(940~960)℃X(15~20)min/AC;

f)管材,955℃士10℃ X30min/AC(或风冷)+720℃士10℃X8h/FC(50℃土10℃/h)→620℃士10℃,使总保温时间不少于18h,空冷或风冷。

直接时效处理

盘形锻件直接时效制度:720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士10℃X8h/AC。

GH4169?金相组织结构：

该合金标准热处理状态的组织由基体'、"、、NbC相组成。

GH4169工艺性能与要求：

1、因GH4169合金中铌含量高,合金中的铌偏析程度与治金工艺直接有关。

2、为避免钢锭中的元素偏析过重，采用的钢锭直径不大于508mm。

3、经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能，钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。

4、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

5、合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。

GH4169主要规格:

GH4169无缝管、GH4169钢板GH4169、圆钢、GH4169锻件、GH4169法兰、GH4169圆环、GH4169焊管、GH4169钢带、GH4169直条、GH4169丝材及配套焊材、GH4169圆饼、GH4169扁钢、GH4169六角棒、GH4169大小头、GH4169弯头、GH4169三通、GH4169加工件、GH4169螺栓螺母、GH4169紧固件。

K4169等轴晶铸造高温合金

K4169概述：

K4169是镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，以＂相为主要强化相、＇相为辅助强化相。合金在很宽的中、低温度范围（-253℃~700℃）内具有较高的强度和塑性，优良的耐腐蚀和耐辐照性能，以及良好的焊接和成形性能，并具有较好的抗应变时效裂纹的性能。

K4169相近牌号：

Inconel718C（美）

K4169物理性能：

熔点：1243℃~1359℃；

密度：=8.22g/cm3；

膨胀系数：20~800℃：16.8╳10-6℃-1；

室温硬度（标准热处理）：HRC34~42

K4169力学性能：

20℃：屈服强度935Mpa，延伸率16.0%；

700℃：屈服强度680Mpa，延伸率12.0%。

高温持久：700℃，420Mpa大于760h，580Mpa大于20h。

K4169主要应用：

该合金应用于650℃以下工作的结构部件，广泛应用于航空、航天发动机、核反应堆以及石油化工领域，目前已用于制作航空发动机燃烧室前置扩压器、承力环等十几种精密铸件，航空发动机泵体机匣等精密铸件。

K4169主要规格：

K4169圆棒

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