Nimonic 75（N06075）2.4951高溫合金GH3030簡介

Nimonic 75（N06075）2.4951高溫合金GH3030簡介

一、產品介紹

Nimonic 75/W.NR 2.4951/W.NR 2.4630/UNS N06075/AWS 032

適用標準：BS HR 5/BS HR 504

Nimonic 75(N06075)鎳基合金是一種鎳-鉻合金，其鈦、鐵的含量極低，具有優秀的高溫性能。該合金加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。

應用：航空緊固件

 Nimonic 80A/W.NR 2.4952/W.NR 2.4631/UNS N07080/AWS 031

適用標準：BS 3076 NA 20/ASTM B637

Nimonic80A的是鎳鉻合金沉淀硬化的結果。它已在很大程度上被取代Nimonic90和Inconel的X -750，因為鈷含量低，仍然是核應用牌號。高溫下機械性能好，室溫環境耐腐蝕性能差，高溫耐腐蝕和機械性能差，抗氧化性能好，沉淀硬化性能好

應用：燃氣渦輪機組件、核工業、緊固件

Nimonic 90/W.NR 2.4632/W.NR 2.4969/UNS N07090/AWS 030

適用標準：BS HR 501 (Spring temper)/BS HR 502 (Solution Annealed)/BS HR 503/BS 3075 NA19/AMS 5829/NCK20TA/NACE MR0175 / ISO 15156-3

一種沉淀硬化鎳鉻鈷合金，在高溫下具有高應力，斷裂強度和抗蠕變性溫度高達約950℃。它是在高溫條件下充分證明被廣泛使用的合金。

高溫下機械性能好，室溫環境耐腐蝕性能差，高溫耐腐蝕和機械性能差，抗氧化性能好，沉淀硬化性能好

應用：航空航天業、高溫斯普瑞、熱加工

一、GH3030 概述

 

    GH3030 是早期發展的80Ni-20Cr固溶強化型高溫合金，化學成分簡單，在800℃以下具有滿意的熱強性和高的塑性，并具有良好的抗氧化、熱疲勞、冷沖壓和焊接工藝性能。合金經固溶處理后為單相奧氏體，使用過程中組織穩定。主要產品是冷軋薄板，也可以供應棒材、環件、絲材和管材等變形產品。主要用于800℃以下工作的渦輪發動機燃燒室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受載荷很小的其他高溫部件[1,2]。    

1.1 GH3030 材料牌號  GH3030(GH30)

1.2 GH3030 相近牌號  ЭИ435,XH78T(俄羅斯）

1.3 GH3030 材料的技術標準

    GJB 1952-1994《航空用高溫合金冷軋薄板規范》

    GJB 2297-1995《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規范》

    GJB 2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規范》

    GJB 2612-1996《航空用高溫合金冷拉絲材規范》

    GJB 3020-1997《航空用高溫合金環坯規范》

    GJB 3317-1998《航空用高溫合金熱軋板規范》

    GJB 3318-1998《航空用高溫合金冷軋帶材規范》

    GJB 3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規范》

    GJB 3167-1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規范》

    GB/T 15062-1994 《一般用高溫合金管》

1.4 GH3030 化學成分  見表1-1。                                                                                               

表1-1%

C	Cr	Ni	Ti	Al	Fe	Mn	Si	P	S
				不大于
≤0.12	19.0～22.0	余	0.15～0.35	0.15	1.5	0.7	0.8	0.03	0.02

    注：1.棒材和環坯標準規定，ω(Cu)≤0.20%。

        2.熱軋板、冷軋板、冷軋帶、管材、絲材和冷鐓用冷拉絲材標準規定，ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。                                     

1.5 GH3030 熱處理制度 固溶溫度為980～1020℃,冷卻方式對熱軋板、冷軋薄板和環坯均為空冷，冷鐓用絲材和冷拉棒材為水冷或空冷，管材為水冷。

1.6 GH3030 品種規格和供應狀態 可生產各種規格的變形產品，棒材和環坯不經熱處理交貨；熱軋板和冷軋薄板及管材經固溶和酸洗后供應；焊絲于冷拉狀態、固溶和酸洗狀態或半硬態成盤狀交貨；冷鐓用絲材于固溶、酸洗狀態成盤狀或直條狀、固溶直條狀磨光或冷拉狀態交貨；管材于固溶、酸洗狀態交貨；冷拉棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉狀態交貨。

1.7 GH3030 熔煉和鑄造工藝 電弧爐熔煉或電弧爐熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔，非真空感應爐加電渣熔或真空電弧爐重熔或真空雙聯工藝。

1.8 GH3030 應用概況與特殊要求 該合金已在航空發動機上經過了長期使用考驗，主要用于燃燒室和加力燃燒室零部件以及機匣安裝邊等零部件。

 

 

二、GH3030 物理及化學性能

 

2.1 GH3030 熱性能

2.1.1 GH3030 熔化溫度范圍  1374～1420℃[3]。

2.1.2 GH3030 熱導率  見表2-1。

2.1.3 GH3030 比熱容 見表2-2。

2.1.4 GH3030線膨脹系數 見表2-3。

表2-1[4]

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/（W/（m·℃））	15.1	16.3	18.0	19.3	20.9	22.2	23.4	25.1	26.4

表2-2[1]

θ/℃	150	200	300	400	500	600
c/(J/(kg.K))	565.2	598.7	674.1	741.1	820.6	971.3

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	12.8	13.5	14.3	15.0	15.5	16.1	17.0	17.5	18.0

2.2 GH3030密度  ρ=8.4g/cm3[1]。

2.3 GH3030電性能 不同溫度的電阻率 見表2-5。

表2-5[5]

θ/℃	20	100	200	300	400	500	600	700	800
ρ/(10-6Ω.m)	1.090	1.099	1.108	1.117	1.127	1.153	1.135	1.126	1.123

2.4 GH3030磁性能  合金無磁性。

2.5 GH3030化學性能

2.5.1 GH3030抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表 2-6。

表2-6[1]

θ/℃	900	1000	1100	1200
氧化速率/(g/(m2.h))	0.0535	0.1560	0.3905	0.5810

2.5.1.1 GH3030合金在高溫下氧化腐蝕深度見表2-7。

表2-7[6]

θ/℃	氧化腐蝕深度/mm					θ/℃	氧化腐蝕深度/mm
	500h	1000h	1500h	3000h	10000h		500h	1000h	1500h	3000h	10000h
900	0.002	0.003	---	0.006	0.009	1000	0.0075	0.0085	---	0.014	0.019
950	0.0045	0.006	0.007	0.0095	0.013	---	---	---	---	---	---

 

 

三、GH3030力學性能

 

優質棒材技術標準規定的性能見表3-1。

表3-1

標準號	品種	試樣狀態	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
			20℃		700℃
			不小于
GJB 1952-1994	冷軋薄板	980～1020℃，空冷	685	30	295	30
GJB 2611-1996	冷拉棒	980～1020℃，水（空）冷	685	30	-	-
GJB 2297-1995	冷拉管	980～1020℃，水冷	635①	35①	295	30
GJB 3020-1997	環坯	980～1020℃，空冷	635②	30②	-	30②
GJB 3317-1998	熱軋板	980～1020℃，空冷	685	30	295	30
GJB 3318-1998	冷軋帶	980～1020℃，空冷	685③	30③	-	-
GJB 3165-1998	棒材	-	-	-	-	-
GJB 3167-1998	冷鐓用絲	980～1020℃，水（空）冷	≤785	≥30	-	-
GB/T 15062-1994	管材	980～1020℃，水冷	590	35	-	-

 

注：①外徑>30mm,壁厚>3.0mm管材的室溫σb≥590MPa,δ5≥30%。

    ②環坯性能供參考。

    ③δ≤0.25mm帶材的室溫σb≥615MPa,δ5≥實測。   

4.1 相變溫度 

4.2 時間-溫度-組織轉變曲線 

4.3 合金組織結構 經1000℃固溶處理后為單相奧氏體組織，間有少量TiC和Ti(CN)。700～800℃長期時效后，析出Cr7C3型碳化物，析出量少，對合金性能影響不大。

 

 

五、GH3030工藝性能與要求

 

5.1 成型性能

5.1.1 鋼錠鍛造開坯裝爐溫度不高于800℃，加熱溫度為1180～1200℃，終鍛溫度不低于900℃，一次加熱的變形程度為50%，板材熱軋加熱溫度有1160～1180℃，冷軋壓率為30%左右。

5.1.2 反復彎曲及杯突性能見表5-1。

表5-1[1]

試樣厚度/mm	試樣狀態	反復彎曲次數	杯突深度/mm
1.5	980～1020℃,空冷	27	11.0

5.1.3 沖壓性能見表5-2。

表5-2[2]

深沖		翻邊		壓窩（平頭）		壓窩（球頭）		彎曲
極限深沖系數	工作深沖系數	極限翻邊系數	工作翻邊系數	極限平沖系數	工作平沖系數	極限球壓系數	工作球壓系數	最小彎曲半徑	工作彎曲系數
2.07	1.73	1.72	1.46	0.3	0.26	0.45	0.40	1δ①	1.5δ①

    ① δ為板材厚度(mm)。

5.2 焊接性能 合金焊接性能優良，可進行氬弧焊、點焊、縫焊和釬焊。氬弧焊時熔池流動性和成形性能均良好，裂紋傾向性小；接觸焊時有較寬的規范參數范圍。該合金可與1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金組合進行焊接。