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供應GH141圓棒/gh141板材/gh141無縫管

中國牌號：供應GH141/供應GH4141

美國牌號：UNS
N07041/Rene′41/R41/

Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/

HynessalloyR41/J1610

一、供應GH141概述

供應GH141是是沉淀硬化型鎳基變形高溫合金，在650～950℃范圍內，具有高的拉伸和持久蠕變強度和良好的抗氧化性能。由于合金中鋁、鈦、鉬含量較高，鑄錠開坯比較困難，但變形后的材料具有較好的塑性，在退火狀態(tài)下可以冷成形，也可進行焊接，焊接部件熱處理時易產生應變時效裂紋。合金的品種有薄板、帶、絲、盤件、環(huán)形件、鍛件、棒材、和精密鑄件等，適合于制造在870℃以下要求有高強度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天發(fā)動機高溫零部件。

1.1 供應GH141材料牌號供應GH141(供應GH4141)。

1.2 供應GH141相近牌號 UNS
N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610(美國）。

1.3 供應GH141材料的技術標準

1.4 供應GH141化學成分見表1-1。

表1-1 %

不大于

0.06～0.12

18.0～20.0

余

10.0～12.0

9.00～10.50

1.40～1.80

3.00～3.50

0.003～0.010

5.00

0.07

0.50

0.015

0.50

注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。

1.5 供應GH141熱處理制度見表1-2。

表1-2

品種	熱處理制度
（航空）圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、棒、板材	規(guī)范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷
（航天）棒、盤件	規(guī)范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷
（航天）棒、盤件	規(guī)范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷
板材	規(guī)范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷
板材	規(guī)范Ⅴ:1080℃,保溫不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷

1.6 供應GH141品種規(guī)格與供應狀態(tài)可提供各種規(guī)格的圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、薄板、帶材、棒材、鍛件和精密鑄件等。板材于固溶狀態(tài)交貨，棒材和鍛件不經熱處理交貨。

1.7供應GH141熔煉與鑄造工藝合金采用真空感應熔煉、真空感應熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝。

1.8供應GH141應用概況與特殊要求該合金廣泛用于制造航空、航天發(fā)動機高溫承力零部件，如導向葉片、燃燒室、渦輪、導向器高溫承力件、軸、盤、葉片和緊固件等，板材焊接件熱處理時的應變時效裂紋，可采用焊前過時效處理或在焊前控制固溶處理后的冷卻速度的方法來解決，焊后再進行標準熱處理。

二、供應GH141物理及化學性能

2.1 供應GH141熱性能

2.1.1 供應GH141熔化溫度范圍 1316～1371℃^[2]。

2.1.2 供應GH141熱導率見圖2-1。

表2-1^[2]

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/(W/(m·℃))	8.37	10.47	12.56	15.07	17.17	19.56	21.35	23.45	25.96

2.1.3 供應GH141線膨脹系數(shù)見圖2-2。

表2-2^[2]

θ/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	20～800	20～900
α₁/10^-6℃^-1	10.54	11.69	12.24	12.78	13.08	13.48	14.21	14.97	15.91

2.2 供應GH141密度 ρ=8.27g/cm³。

2.3 供應GH141電性能 δ2mm板材的室溫電阻率見表2-3。

表2-3^[3]

狀態(tài)	ρ/(10^-6Ω.m)	狀態(tài)	ρ/(10^-6Ω.m)
熱軋	1.31	1175℃,0.5h,空冷	1.33
1065℃,4h,空冷	1.25	1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷	1.34
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷	1.27

2.4 供應GH141磁性能見表2-4。

表2-4^[4]

狀態(tài)	20℃下300Οe時的磁導率/(H/m)
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷	＜1.002
1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷	＜1.002

2.5 供應GH141化學性能

2.5.1 供應GH141抗氧化性能在空氣介質中的氧化速率見表2-5。

表2-5^[9]

表面狀態(tài)	θ/℃	不同時間氧化速率/(g/(m²·h))					表面狀態(tài)	θ/℃	不同時間氧化速率/(g/(m²·h))
表面狀態(tài)	θ/℃	25h	50h	75h	100h	200h	表面狀態(tài)	θ/℃	25h	50h	75h	100h	200h
磨光	900	0.240	0.150	0.120	0.095	0.066	磨光	1100	1.360	0.870	0.750	0.680	0.490
磨光	1000	0.610	0.410	0.320	0.260	0.182	W-2涂層	1100	0.496	0.494	0.413	0.356	---

三、供應GH141力學性能

3.1 供應GH141技術標準規(guī)定的性能

3.1.1 供應GH141圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材標準規(guī)定的性能見表3-1。

表3-1

材料標準

品種

熱處理制度

拉伸性能

HBS

持久性能

θ/℃

σ_b/MPa

σ_P0.2/MPa

δ₅/%

φ/%

θ/℃

σ/MPa

t/h

δ/%

Q/5B 4027-1992

Q/3B 4060-1992

圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材

1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷

760

≥835

≥620

≥12

≥15

≥283

900

172

≥20

注：1 環(huán)形件經退火處理后的室溫硬度HBS≤363。

2 經固件和時效處理后的室溫硬度HRC≥30(HBS≥283)。

3.1.2 供應GH141緊固件標準規(guī)定的性能見表3-2。

表3-2

材料標準	品種	熱處理制度	拉伸性能					持久性能
材料標準	品種	熱處理制度	θ/℃	σ_b/MPa	σ_P0.2/MPa	δ₅/%	φ/%	θ/℃	σ/MPa	t/h
Q/6S 1033-1992	緊固件	冷拉后1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷	20	≥1070	-	≥8	≥10	730	586	≥30
Q/6S 1033-1992	緊固件	冷拉后1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷	760	≥870	-	≥8	≥10

3.1.3 供應GH141d90mm棒材標準規(guī)定的性能見表3-3。

表3-3

熱處理狀態(tài)	θ/℃	拉伸性能				HBS	沖擊韌性	持久性能
		σ_b/MPa	σ_P0.2/MPa	δ₅/%	φ/%	HBS	a_KV/(kJ/m²)	σ/MPa	t/min
		不小于
1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷	20	1175	880	12	12	340	147
1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷	800	735	635	15	20	-		588	90

3.1.4 供應GH141板材、帶材標準規(guī)定的性能見表3-4。

表3-4

熱處理制度	厚度/mm	θ/℃	拉伸性能			HRC
熱處理制度	厚度/mm	θ/℃	σ_b/MPa	σ_P0.2/MPa	δ₅/%	HRC
1080℃，保溫不小于2.4min/mm,空冷	0.4～2.9	20	≤1170	≤690	≥30	≤30
1080℃，保溫不小于2.4min/mm,空冷	≥2.9～4.0	20	≤1240	≤795	≥30	≤30
固溶處理＋760℃，16h，空冷	≤0.50	20	≥1105	≥825	≥6	≥35
	≤0.50	760	≥895	≥760	≥3	-
	>0.50	20	≥1170	≥895	≥10	≥35
	>0.50	760	≥965	≥760	≥3	-

四、供應GH141組織結構

4.1 供應GH141相變溫度合金熱處理后，組織中析出相的相變溫度范圍見表4-1。

表4-1^[13]

析出相	γ′	M₆C	M₂₃C₆	MC	μ	σ
相變溫度范圍/℃	<1052	760～1149	760～901/982	796～1149	870～980	760～982/1038

4.2 供應GH141時間-溫度-組織轉變曲線

4.2.1 供應GH141鑄態(tài)試樣經1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同溫度保濕1h，析出相數(shù)量和溫度的關系見圖4-2。

4.2.2 供應GH141經1200℃,2h固溶處理后，再在760～1200℃時效2～96h,析出相數(shù)量和時效溫度的關系見圖4-2。

4.2.3 供應GH1415000h長期時效后，合金中析出相數(shù)量的變化見圖4-3。

4.3 供應GH141合金組織結構合金在標準熱處理狀態(tài)的組織除γ基體外，還存在γ′、M₆C、M₂₃C₆、MC，長期時效后有μ相析出。

五、供應GH141工藝性能與要求

5.1 供應GH141成形性能

5.1.1 供應GH141鋼錠鍛造前應進行高溫均勻化處理，鍛造加熱溫度為1160～1180℃，終鍛溫度不低于1000℃。板坯軋制加熱溫度為1140～1160℃，終軋溫度不低于1060℃。薄板軋制加熱溫度為1140～1160℃，終軋溫度不低于800℃。

5.1.2 供應GH141冷軋薄板固溶狀態(tài)的反復彎曲和杯突性能見表5-1。

表5-1^[9]

品種	熱處理制度	反復彎曲次數(shù)	杯突深度/mm
δ1.5mm冷軋薄板	1180℃，30min，空冷	12	10.1
δ1.5mm冷軋薄板	1180℃，30min，空冷	20	12.4

5.1.3 供應GH141旋壓性能板材在保持細晶和較低的硬度時具有很好的可旋性。根據(jù)室溫拉伸斷面收縮率φ(%)算出極限減薄率φ_max(%)=φ(%)/[0.17＋φ(%)]，各種形狀極限減薄率φ_max(%)見表5-2。

表5-2^[15]

	圓錐形件	半球形件	筒形件	曲母線
φ_max/%	40	35	60	35

5.1.4 供應GH141熱塑性能

5.1.4.1 供應GH141d22mm軋材熱頂鍛塑性見表5-3，塑性圖見圖5-1。

表5-3^[2]

試驗溫度/℃	900	950	970	980	1000	1050	1100	1150	1170	1200
ε_極限_max/%	14.6	29.3	43	43.8	75.3	81.8	78.2	70	75.5	36
ε_裂紋_min/%	23.4	44	51	61.5	>75.3	>81.8	80.6	78.3	76	41

5.1.4.2
供應GH141d22mm軋材的熱模擬塑性試驗結果見表5-4。

5.1.4.3
供應GH141d90mm棒材經1065℃,4h,空冷＋760℃,16h,空冷熱處理后進行高溫拉伸試驗，其高溫拉伸塑性見表5-5。

5.1.5 供應GH141合金再結晶圖

5.1.5.1
供應GH141加工再結晶圖見圖5-2。

5.1.5.2
供應GH141固溶再結晶圖見圖5-3。

表5-4^[5]

類型	θ/℃	900	950	975	1000	1050	1100	1150	1160	1200
冷卻曲線	σ/MPa	749	404	-	227	206	156	-	102	-
冷卻曲線	φ/%	19.9	23.6	55.4	67.4	83.1	81.1	-	53.1	-
加熱曲線	σ/MPa	739	688	599	484	255	229	191	-	0
加熱曲線	φ/%	34.9	49.6	68.3	82.7	91.7	86.4	62.9	-	0

注：1 冷卻曲線以100℃/s加熱到1160℃保溫處理后，隨爐冷卻到規(guī)定溫度再保溫100s，以100m/s速度拉斷。

2 加熱曲線以100℃/s加熱到規(guī)定溫度保溫100s，以100m/s速度拉斷。

表5-5^[2]

試驗溫度/℃	950	1000	1050	1100	1150	1200
高溫拉伸塑性δ/%	21.8	31.8	66.6	102	117	108.2

5.2 供應GH141焊接性能

5.2.1 供應GH141合金可熔焊、擴散焊、釬焊、摩擦焊。熔焊既可用電子束焊接，也可用氬弧焊焊接。熔焊縫在熱處理時有產生應變時效裂紋傾向，為將這種傾向減到最小，應在焊接前固溶緩慢退火，即1080℃，隨后以22℃/min冷卻到650℃；另一辦法是在焊接前進行過時效處理，即1080℃，30min，以1.7～4.4℃/min冷卻到980，4h，以1.7～4.4℃/min冷卻到870℃，4h,再以1.7～4.4℃/min冷卻到760℃，16h,空冷^[1,16^～^19]。焊后在消除焊接應力和恢復性能時，應快速加熱通過時效硬化溫度區(qū)間，這樣可消除應變時效開裂傾向。使用細晶、低雜質含量母材，消除機械加工硬化，低的焊接線能量也可以降低應變時效開裂傾向

5.3 供應GH141零件熱處理工藝

5.3.1 供應GH141在較低溫度下工作，要求零件具有高的拉伸強度和疲勞性能時，推薦采用1080℃，空冷＋760℃，16h，空冷。

5.3.2 供應GH141對在高溫下工作，又要求材料具有高的熱強性時，適宜的熱處理規(guī)范為1180℃，空冷＋900℃，4h，空冷。

5.3.3 供應GH141對要求焊接的環(huán)形件等零部件，推薦采用1120℃，30min，空冷＋900℃，4h，空冷。