高温合金冷拉棒材(GB/T1499的圆形棒材的直径为8～45mm，方形棒材的边长为8～30mm，棒材长度应大于2m

(1)尺寸规格见表8-36。 表8-36高温合金冷拉棒材的尺寸规格 品种 尺寸规格要求 圆形棒材 直径为8～45mm，尺寸偏差按GB/T905冷拉圆钢中11级或12级 方形棒材 边长为8～30mm，尺寸偏差按GB/T906冷拉方钢中11级、12级或13级 六角棒材 内切圆直径为8～36mm，尺寸偏差按GB,T907冷拉六角钢12级或13级 注：1．尺寸答应偏差等级均应在合同中注明。 　2．棒材长度应大于2m。 (2)力学性能见表8—37。 表8-37高温合金冷拉棒材的力学性能 合金 牌号 热处理制度 瞬时拉伸性能 室温 冲击值 aK/(J/cm2) 室温硬度HBS (d)(压痕直径) /mm 高温持久性能 试验 温度 /℃ 抗拉 强度 ób/ MPa 屈服 强度 ó0．2/MPa 伸长 率 δ5 断面 收缩 率ψ (%) 试验 温度 /℃ 应力 /MPa 时间 /h 伸长 δ5(%) ≥ ≥ GHl040 1200℃×1h,空冷 700℃×16h空冷 800 300 GH2036 (1140 5)℃× lh20min活动 水 670℃×12 ～14h再升温 至770～800℃ ×10～12h空冷 室温 850 600 15 20 35 3.45/ 3.65 650 350 (380) 100 (35) GH2132 980～1000℃× 1～2h油冷 700～720℃× 16h空冷 室温 920 600 15 20 3.30/ 3.85 650 460 (400) 23 (100) 5(3) GH3030 980～1000℃水 冷或空冷 室温 700 30 GH4033 (1080±10)℃ ×8h空冷 (700±)10℃× 16h空冷 700 700 15 20 700 440 (420) 60 (80) (3)用途用于制造航空及其他产业用的紧固件等零件。

品种 尺寸规格要求 圆形棒材 直径为8～45mm，尺寸偏差按GB/T905冷拉圆钢中11级或12级 方形棒材 边长为8～30mm，尺寸偏差按GB/T906冷拉方钢中11级、12级或13级 六角棒材 内切圆直径为8～36mm，尺寸偏差按GB,T907冷拉六角钢12级或13级

冷拉圆钢中11级或12级六角棒材六角钢12级或13级

合金 牌号 热处理制度 瞬时拉伸性能 室温 冲击值 aK/(J/cm2) 室温硬度HBS (d)(压痕直径) /mm 高温持久性能 试验 温度 /℃ 抗拉 强度 ób/ MPa 屈服 强度 ó0．2/MPa 伸长 率 δ5 断面 收缩 率ψ (%) 试验 温度 /℃ 应力 /MPa 时间 /h 伸长 δ5(%) ≥ ≥ GHl040 1200℃×1h,空冷 700℃×16h空冷 800 300 GH2036 (1140 5)℃× lh20min活动 水 670℃×12 ～14h再升温 至770～800℃ ×10～12h空冷 室温 850 600 15 20 35 3.45/ 3.65 650 350 (380) 100 (35) GH2132 980～1000℃× 1～2h油冷 700～720℃× 16h空冷 室温 920 600 15 20 3.30/ 3.85 650 460 (400) 23 (100) 5(3) GH3030 980～1000℃水 冷或空冷 室温 700 30 GH4033 (1080±10)℃ ×8h空冷 (700±)10℃× 16h空冷 700 700 15 20 700 440 (420) 60 (80)

GH2132GH3030GH4033

(1)牌号和化学成分见表3-28、表3-29。 表8-28高温合金的牌号及化学成分 牌号 化学成分(质量分数)(%) 新牌号 C Cr Ni W M0 A1 Ti Fe Nb V B Ce Mn Si P S 其他 固溶强化型铁基合金 GHl015 ≤ O.08 19.0 ～22.O 34.0 ～39.0 4.80 ～5.80 2.50 ～3.20 余量 1.10 ～1.60 ≤O.010 ≤ 0.050 ≤ 1.50 ≤ 0.60 ≤ 0.020 ≤ O.015 GHl0l6 ≤ O.08 19.0 ～22.O 32.0 ～36.O 5.00 ～6.00 2.60 ～3.30 余量 0.90 ～1.40 0.10 ～O.30 ≤ 0.010 ≤ O.050 ≤ 1.80 ≤ O.60 ≤ O.020 ≤ 0.015 N0.13 ～O.25 GHl035 O.06 ～0.12 20.0 ～23.O 35.0 ～40.O 2.50 ～3.50 ≤ O.50 O.70 ～1.20 余量 1.20 ～1.70 ≤ O.050 ≤ O.70 ≤ 0.80 ≤ 0.030 ≤ 0.020 GHl040 ≤ O.12 15.O ～17.5 24.0 ～27.O 5.50 ～7.O0 余量 1.00 ～2.00 0.50 ～1.00 ≤ O.030 ≤ O.020 N0.10 ～O.20 GHll3l ≤ O.10 19.O ～22.O 25.0 ～30.O 4.80 ～6.00 2.80 ～3.50 余量 O.70 ～1.30 ≤ O.005 ≤ 1.20 ≤ O.80 ≤ O.020 ≤ O.020 N0.15 ～0.30 GHll40 O.06 ～0.12 20.O ～23.O 35.O ～40.O 1.40 ～1.80 2.00 ～2.50 O.20 ～ O.60 O.70 ～1.20 余量 一 一 ≤ 0.050 ≤ 0.70 ≤ O.80 ≤ O.025 ≤ O.015 时效硬化型铁基合金 GH2018 ≤ O.06 18.0 ～21.O 40.0 ～44.O 1.80 ～2.20 3.70 ～4.30 O.35 O.75 1.80 ～2.20 余量 ≤ O.015 ≤ O.020 ≤ O.50 ≤ O.60 ≤ 0.020 ≤ 0.015 Zr《 0.050 GH2036 0.34 ～0.40 11.5 ～13.5 7.O ～9.0 1.10 ～1.40 ≤ O.12 余量 O.25 ～0.50 1.25 ～1.55 7.50 ～9.50 O.30 ～O.80 ≤ 0.035 ≤ 0.030 GH2038 ≤ 0.10 lO.O ～12.5 18.0 ～21.O ≤0.50 2.30 ～2.80 余量 ≤ O.008 ≤ 1.00 ≤ 1.00 ≤ 0.030 ≤ O.020 GH2130 ≤ O.08 12.O ～16.O 35.O ～40.O 5.00 ～6.50 1.40 ～2.20 2.40 ～3.20 余量 ≤ O.020 ≤ 0.020 ≤ 0.50 ≤ 0.60 ≤ O.015 ≤ O.015 GH2132 ≤ O.08 13.5 ～16.O 24.O ～27.0 1.00 ～1.50 ≤ 0.40 1.75 ～2.30 余量 0.10 ～0.50 O.00l ～0.010 ≤ 2.00 ≤ 1.00 ≤ O.030 ≤ O.020 GH2135 ≤ O.08 14.O ～16.O 33.0 ～36.0 1.70 ～2.20 1.70 ～2.20 2.00 ～2.80 2.10 ～2.50 余量 ≤ O.015 ≤ 0.030 ≤ 0.40 ≤ 0.50 ≤ 0.020 ≤ O.020 GH2136 ≤ 0.06 13.O ～16.0 24.5 ～28.5 1.0D ～1.75 ≤ O.35 2.40 3.20 余量 O.01 ～0.10 O.005 ～O.025 ≤ O.35 ≤ O.75 ≤ O.025 ≤ O.025 GH2302 ≤ O.08 12.O ～16.O 38.0 ～42.0 3.50 ～4.50 1.50 ～2.50 1.80 ～2.30 2.30 ～2.80 余量 ≤ O.OlO ≤ O.020 ≤ 0.60 ≤ O.60 ≤ 0.020 ≤ O.010 Zr≤ O.050 牌号 化学成分(质量分数)(%) 新牌号 C Cr Ni W M0 Al Ti Fe Nb V B Ce Mn Si P S 其他 固溶强化型镍基合金 GH3030 ≤ O.12 19.0 ～22.0 余量 ≤ 0.15 0.15 ～O.35 ≤ 1.50 ≤ 0.70 ≤ O.80 ≤ 0.030 ≤ 0.020 GH3039 ≤ O.08 19.0 ～22.O 余量 1.80 ～2.30 O.35 ～O.75 0.35 ～0.75 ≤3.O O.90 ～1.30 ≤ O.40 ≤ 0.80 ≤ O.020 ≤ 0.012 GH3044 ≤ 0.10 23.5 ～26.5 余量 13.0 ～16.0 ≤ 1.50 ≤ 0.50 0.30 ～0.70 ≤ 4.0 ≤ O.50 ≤ O.80 ≤ 0.013 ≤ O.013 GH3128 ≤ O.05 19.O ～22.0 余量 7.5 ～9.O 7.50 ～9.O O.40 ～0.80 0.40 ～ O.80 ≤ 2.0 ≤ O.005 ≤ 0.050 ≤ 0.50 ≤ O.80 ≤ O.013 ≤ O.013 Zr≤ O.06 时效硬化型镍基合金 GH4033 O.03 ～O.08 19.0 ～22.O 余量 O.60 ～1.00 2.40 ～2.80 ≤ 4.O ≤ 0.010 ≤0.010 ≤ 0.35 ≤ 0.65 ≤ O.015 ≤ O.O07 GH4037 O.03 ～0.10 13.O ～16.0 余量 5.00 .00 2.00 ～4.00 1.70 ～2.30 1.80 ～2.30 ≤ 5.0 0.10 ～0.50 ≤ 0.020 ≤ 0.020 ≤ 0.50 ≤ 0.40 ≤ 0.015 ≤ 0.010 CH4043 ≤ 0.12 15.O ～19.0 余量 2.00 3.50 4.00 ～6.00 1.00 ～1.70 1.90 ～2.80 ≤5.0 0.50 ～1.30 ≤ O.010 ≤ O.0310 ≤ O.50 ≤ O.60 ≤ O.015 ≤ O.010 GH4049 ≤ 0.10 9.5 ～11.O 余量 5.00 6.00 4.50 ～5.50 3.70 ～4.40 1.40 ～1.90 ≤1.5 0.20 ～O.50 ≤ 0.015 《 O.020 ≤ O.50 ≤ O.50 ≤ O.010 ≤ 0.010 C014.0 ～16.O GH4133 ≤ O.07 19.0 ～22.0 余量 0.70 ～1.20 2.50 ～3.00 ≤ 1.5 1.15 ～1.65 ≤ O.010 ≤ 0.010 ≤ O.35 ≤ 0.65 ≤ O.015 ≤ 0.007 GH4169 ≤ O.08 17.O ～21.O 50.0 ～55.0 2.8 ～3.3 O.20 ～O.60 O.65 ～1.15 余 4.75 ～5.50 ≤ O.006 ≤ O.35 ≤ O.35 ≤ O.015 ≤ O.015 注：1.GHl035合金中的Ti和Nb为任选其一，不是同时加进的。 　2.GH3039合金中答应有铈(Ce)存在。 　 3.表中B、Zr、Ce的含量为计算加进量，可不分析测定(除非产品标准或协议、合同中另有规定)。 表8-29高温合金的成品化学成分(质量分数)答应偏差 (%) 元 素 规定元素的范围 答应偏差 上偏差 下偏差 C ≤0.10 >O.10～≤0.25 >0.25 O.0l O.02 0.01 0.02 si ≤O.05 >0.05～0.25 >0.25～O.50 >O.50～1.00 0.01 0.02 O.03 O.05 O.Ol O.02 0.03 O.05 Mn ≤1.00 >1.00～3.00 >3.00 0.03 O.04 O.07 O.03 0.04 0.07 P 全范围 O.005 S 全范围 O.003 V 全范围 O.02 0.02 Cr >5.O～15.O >15.O～25.O 0.15 O.25 0.15 O.25 Fe ≤5.O >5.O～lO.O >lO.0～15.O >15.O～30.0 >30.0～50.O O.05 0.10 O.15 O.30 O.45 0.05 0.10 O.15 O.30 0.45 Ni >20.O～30.0 >30.O～40.0 >40.0～60.O >60.0～80.0 0.25 0.30 O.35 O.45 0.25 O.30 O.35 0.45 Al ≤5.O >5.0 O.02 0.10 0.02 0.10 Ti ≤0.50 >0.50～1.00 >1.00～2.00 >2.00～3.50 >3.50～5.00 O.03 O.04 O.05 0.07 O.10 O.03 O.04 0.05 0.07 O.10 元 素 规定元素的范围 答应偏差 上偏差 下偏差 C0 ≤O.20 >0.20～1.00 >1.0～5.O 0.02 O.03 O.05 O.02 O.03 O.05 Nb ≤5.O >5.O O.02 O.10 O.02 O.10 W ≤5.O >5.0 0.05 0.10 0.05 O.10 Mo ≤5.O >5.O O.02 0.10 O.02 0.10 Cu ≤O.20 >O.20～O.50 >0.50～5.00 O.02 O.03 O.04 O.02 0.03 0.04 (2)用途见表3—30。 表8-30高温合金的特性和应用 种别 牌 号 主要特性 应用举例 1. 固 溶 强 化 型 铁 基 合 金 GHl015 这类合金含铬、镍量相对较高，含弥散强化相形成元素(V、Al、Ti)量相对较少。它的热处理主要形式为“固溶处理”，通过固溶处理可达到强化的目的。在零件需要多次冷压加工时，为消除加工硬化、恢复塑性，也要进行固溶处理。零件焊接后通常进行退火处理以消除内应力。由于铬、镍含量较高，故这类合金抗氧化温度较高，一般可达900%以上；但因含弥散强化相形成元素较少，合金中化合物数目较少，故室温强度、高温强度都较低。这类合金固溶处理后的组织为奥氏体，故塑性好，可以冷压成形；由于含碳量少，故焊接性亦好这类合金主要用来制作外形复杂、冷压成型、受力不大，但要求抗氧化能力较高的高温零件，其中最典型的零件是涡轮发动机的燃烧室 900℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件 GHl016 700～900%的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件 GHl035 750～800℃的涡轮发动机的燃烧室和加力燃烧室 GHl040 800℃以下的燃烧室、加力燃烧室和700~C以下的涡轮盘、轴及叶片材料 GH1131 900℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室和其他高温部件 GH1140 800～900℃的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件 2. 时 效 硬 化 型 铁 基 △ 口 金 GH2018 这类合金铬、镍含量相对较低，故抗氧化的温度仅约800%，但是含弥散强化相形成元素(v、Al、Ti)量相对较高，在固溶体基体上可形成化合物强化相，所以常用热处理形式为固溶处理 时效。通过固溶处理，可以使合金固溶强化；通过期效处理，可以使合金析出细小强化相[VC、Ni3Al、Ni3Ti，Ni3(Al·Ti)]，从而进步室温顺高温强度。固溶并时效处理后的组织为奥氏体 弥散化合物。例如GH2132的化合物量为2.5%、GH2135的化合物量为14%这类合金通常应用于高温下受力的零件，如涡轮盘、螺栓和工作温度不高的转子叶片等 800℃以下的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室和其他高温部件 GH2036 GH2038 650℃以下的涡轮盘、环形件和紧固件 700℃以下的涡轮盘、轴和叶片 GH2130 800℃以下的增压涡轮和燃气涡轮叶片材料 GH2132 650～700℃的涡轮盘、环形件、冲压焊接件和紧固零件材料 GH2135 700～750℃的涡轮盘、工作叶片和其他高温部件 GH2136 650～700℃的涡轮盘材料 GH2302 800～850℃的燃气涡轮叶片和 700℃～750℃的燃气轮机叶片等材料 3. 固 溶 强 化 型 镍 基 金 GH3030 特性、用途和相应的固溶强化型铁基合金、时效硬化型铁基合金基本相同。不同之处在于基体的差别。铁基高温合金的基体金属是铁(含铁量约50%左右)，含铬量约10%。23%、含镍量约7%一40%；而镍基高温合金的基体金属是镍，镍含量大于50% 由于镍含量的进步，故镍基高温合金比铁基高温合金的热强性高，最高工作温度已达到1050℃左右；但其可切削加工性亦随之变差。同时由于它们都含有大量的镍，不符合我国资源情况，应逐步采用铁基高温合金来代替 800℃以下涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件，可用GHll40代 GH3039 800～850℃的火焰筒及加力燃烧室等零件 GH3044 850～900℃的航空发动机的燃烧室及加力燃烧室等零件 GH3128 800～950℃的涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等零件 4. 时 效 硬 化 型 镍 基 合 金 GH4033 700℃以下的涡轮叶片和750℃以 下的涡轮盘等材料 GH4037 800～850℃的涡轮叶片材料 GH4043 800～850℃的排气门座后卡圈零件和燃气涡轮叶片 GH4049 900℃以下的燃气涡轮工作叶片及其他受力较大的高温部件 GH4133 700～750℃的涡轮盘或叶片 GH4169 350～750℃的抗氧化热强材料 注：各成分含量皆指质量分数。

铁基合金余量时效硬化型铁基合金GH2132GH2135

GH3030GH3039GH3044GH3128GH4033GH4037GH4169

弥散强化相形成元素(V、Al、Ti)量相对较少。它的热处理主要形式为“固溶处理”，通过固溶处理可达到强化的目的。在零件需要多次冷压加工时，为消除加工硬化、恢复塑性，也要进行固溶处理。零件焊接后通常进行退火处理以消除内应力。由于铬、镍含量较高，故这类合金抗氧化温度较高，一般可达900%以上；但因含弥散强化相形成元素较少，合金中化合物数目较少，故室温强度、高温强度都较低。这类合金固溶处理后的组织为奥氏体，故塑性好，可以冷压成形；由于含碳量少，故焊接性亦好这类合金主要用来制作外形复杂、冷压成型、受力不大，但要求抗氧化能力较高的高温零件，其中最典型的零件是涡轮发动机的燃烧室加力燃烧室等零件GH1131GH1140转子叶片等燃气轮机叶片等材料卡圈零件和燃气涡轮叶片2100433B

铸造高温合金(cast superalloy)

以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分，可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3种类型。按结晶方式，又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

特点 铸造高温合金具有如下特点：

(1)合金化程度高。γ’ 强化相(见高温合金材料的金属问化合物相)形成元素铝、钛、铌、钽等高达16%，还加入一定量固溶强化元素钨、钼。

(2)铬含量较低，大部分都在10%以下。

(3)晶界强化元素硼含量都在O．01%以上。

(4)碳含量大都超过o．1%，钴基铸造高温合金的碳含量有些高达1%。(5)有些铸造高温合金中加入1%～2%铪，改善中温塑性，并提高抗蠕变强度。

显微组织特征 铸造高温合金显微组织(见高温合金材料显微组织)中，除γ’ 相外，还有γ- γ’ 共晶相，一次碳化物相也比较多，沿着树枝晶间分布，有些合金还有M3B2硼化物析出。铸造高温合金热处理工艺比较简单，有些甚至不需要进行热处理就可以使用。

零件生产 铸造高温合金一般在大型真空感应炉中冶炼母合金，用失蜡精密造型法制造 壳型，然后在小型真空感应炉中重熔浇注成零件。

缺陷及消除 铸造件中不可避免会产生一些显微疏松，可采用热等静压处理使之减轻或消除，增加零件的可靠性。铸造高温合金零件的晶粒度比较大，对疲劳性能不利。通常采用表面晶粒细化法来获得零件表层的细晶。

发展方向 运用定向凝固技术可生产无横向晶界的柱状晶叶片或完全消除晶界的单晶叶片，使高温疲劳寿命和持久强度都有成倍提高，这是当前铸造高温合金的发展方向。