变形高温合金的特性分类及用途

1、变形高温合金的特性、分类及用途(转载)作者:hurenchang查看次数:25发表时间:2006/5/16 21:27【去论坛讨论】因为有表格, 故看起来较乱, 可下载附件, .doc文件.变形高温合金的特性、分类及用途 高温合金是根据航空喷气发动机的需要而发展起来的一种金属材料，它可在6001100的高温氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，并长期可靠地工作。主要用于航空发动机的热端部件，也是航天火箭发动机、工业燃气轮机、能源和化工等工业的重要材料。在先进的航空发动机中，高温合金的用量占金属材料总用量的40%60%。在先进工业国家，如美国，航空航天用高温合金占其总用量的85%左右。 高温合金是

2、一种兼有热稳定性和热强性的合金。热稳定性是指金属材料在高温下抗氧化或抗气体腐蚀的能力；而热强性是指金属材料在高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。金属的热稳定性常用称重法来评定，在高温下金属单位时间、单位面积上的失重或增重越大，表示抗氧化性越差，即热稳定性越差。热强性的评定指标包括蠕变极限、持久强度、高温瞬时强度、高温疲劳强度等。蠕变极限表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗塑性变形的能力；持久强度表征在高温、长期载荷作用下，材料抵抗断裂的能力；高温瞬时强度（b和0.2）表征高温下材料在瞬时过载时抵抗塑性变形和断裂的能力；高温疲劳强度是指在规定循环次数下（一般为107次）不引起断裂的应力。 高温合金分

3、为变形高温合金和铸造高温合金。变形合金按基体元素的不同，可分为铁基变形高温合金、镍基变形高温合金和钴基变形高温合金，按合金的高温性能、成形特点及用途的不同，变形高温合金又可分为热稳定变形高温合金和热强变形高温合金。热稳定变形高温合金的特点是热稳定性很高，通常在固溶状态下使用，强度虽不高，但塑性很好，可顺利地进行深冲压，主要用于受力不大而工作温度很高的零件，例如燃烧室火焰筒及加力燃烧室等。热强变形高温合金的特点是热强度较高，通常在淬火、时效状态下使用，主要用于高温下承受大载荷及复杂应力的零件，例如涡轮叶片、涡轮盘等。 我国的新标准规定，变形高温合金的牌号以汉语拼音字母“GH”后接四位阿拉伯数字来

4、表示。“GH”后第一位数字表示分类号，其中1表示固溶强化型铁基合金；2表示时效强化型铁基合金；3表示固溶强化型镍基合金；4表示时效强化型镍基合金。“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。例如GH2036，GH4033等，其相应的旧牌号为GH36，GH33等。 我国于20世纪50年代开始研制高温合金，到目前已有40多种变形高温合金。航空工业中常用的铁基、镍基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度，见表1和表2。 燃烧室用合金主要有GH3030、GH3039、GH1140、GH3044、GH1015、GH1016、GH22、GH163、GH2302、GH170等。涡轮工作叶片大多采用时效强化型

5、变形合金，如GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH151、GH143、GH2130、GH2302、GH738、GH118、GH220、GH710等。涡轮盘材料大多采用铁-镍基沉淀强化合金（750以下），如温度更高，则采用镍基合金或粉末涡轮盘材料。涡轮盘常用合金有GH2036、GH4033、GH2132、GH2135、GH901、GH4133、GH761、GH698、GH710等。表1 常用铁基变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度合金牌号 化学成分/（%） 使用温度 C Cr Ni Mn W Mo Al Ti V B 其他 Al+Ti+Nb GH1015 0.08 192

6、2 3439 1.5 4.85.8 2.53.2 0.01 Nb1.11.6 1.6 950GH1016 0.08 1922 3236 1.8 56 2.63.3 0.10.3 0.01 Nb0.91.4 1.4 950GH1040 0.12 1517.5 2427 12 5.57.5 Nb0.10.2 600GH2036 0.340.4 11.513.5 79 7.58.5 1.11.4 0.12 1.251.55 Nb0.250.5 1.4 650GH2132 0.08 13.516 2427 12 11.5 0.4 1.752.3 1.251.55 0.0010.01 2.2 700GH

7、2136 0.06 1316 24.528.5 0.35 1.01.75 0.35 2.43.2 0.010.1 0.0050.025 3.0 700GH2135 0.06 1416 3336 0.4 1.72.2 1.72.2 2.02.8 2.12.5 0.015 Ce0.03 4.7 700750GH901 0.020.06 1114 4045 0.4 56.5 0.3 2.83.1 0.0010.02 3.2 750GH2130 0.8 1216 3540 0.5 56.5 1.42.2 2.43.2 0.02 Ce0.02 4.6 800GH2302 0.08 1216 3842 0

8、.6 3.54.5 1.22.5 1.82.3 2.32.8 0.01 Zr0.05 4.6 800GH1140 0.060.12 2023 3540 0.7 0.41.8 2.02.5 0.20.6 0.71.2 Ce0.05 850GH761 0.020.07 1214 4245 2.83.2 1.41.9 1.41.85 3.253.65 0.01 Ce0.03 5.0 750GH907 0.010.02 37.6 0.05 0.2 1.53 0.006 Co13.4,Nb4.89 650表2 常用镍镍变形高温合金的牌号、化学成分及使用温度合金牌号 化学成分/（%） 使用温度 C Cr

9、Co W Mo Al Ti Fe Nb B 其他 GH3030 0.12 19.022.0 0.15 0.150.35 1.0 800GH4169 0.08 17.021.0 2.83.3 0.20.8 0.651.15 17.020.0 4.755.55 0.01 -253703GH3039 0.08 19.022.0 1.82.3 0.350.75 0.350.37 3.0 0.91.3 850GH3044 0.1 23.526.5 13.016.0 1.5 0.5 0.30.7 4.0 900GH3128 0.05 19.022.0 7.59.0 7.59.0 0.40.8 0.40.8

10、 1.0 0.005 Zr0.04 Ce0.05 950GH4033 0.06 19.022.0 0.550.95 2.22.7 1.0 0.01 Ce0.01 700750GH4133 0.07 19.022.0 0.71.2 2.53.0 1.5 1.151.65 0.01 700750GH4037 0.1 13.016.0 5.07.0 2.04.0 1.72.3 1.82.3 0.5 0.02 V0.010.2 Ce0.02 800850GH4049 0.07 9.511.0 1.4016.0 5.06.0 4.55.5 3.74.4 1.41.9 1.5 0.015 V0.20.5

11、Ce0.02 900GH141 0.060.12 18.020.0 10.012.0 9.010.5 1.41.8 3.03.5 5.0 0.0030.01 900GH151 0.050.11 9.510.0 15.016.5 6.07.5 2.53.1 5.76.2 0.7 1.952.35 0.0120.02 Zr0.030.05 Ce0.02 950GH118 0.20 14.016.0 13.515.5 3.05.0 4.55.0 3.54.5 1.0 0.010.2 Zr0.15 950GH738 0.030.1 18.021.0 12.015.0 3.55.0 1.21.6 2.7

12、53.25 2.0 0.0030.03 Zr0.020.08 815GH698 0.08 13.016.0 2.83.2 1.31.7 2.352.75 2.0 1.82.2 0.005 Ce0.005 550800GH220 0.08 9.012.0 14.015.0 5.06.5 5.07.0 3.94.8 2.22.9 3.0 0.02 V0.20.8 900950蠕变变形科技名词定义中文名称：蠕变变形 英文名称：creep deformation 定义：在恒定温度和低于材料屈服极限的恒定应力下，随着时间的延长材料发生不可恢复的塑性变形。 应用学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学

13、与金属（二级学科） 塑性变形科技名词定义中文名称：塑性变形 英文名称：plastic deformation 定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。目录介绍 机理 影响 1. 加工硬化 2. 内应力 3. 各向异性 4. 再结晶和回复 5. 变形量

14、和塑性介绍 机理 影响 1. 加工硬化 2. 内应力 3. 各向异性 4. 再结晶和回复 5. 变形量和塑性展开编辑本段介绍材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形 塑性变形。材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称

15、为塑性加工。 编辑本段机理固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。原 塑性变形子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，

16、形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。 多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达 3003000的延伸率而不破裂。 编辑本段影响金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。 加工硬化塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发 塑性变形力学原理生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。 内应力塑性变形在金属体内

17、的分布是不均匀的，所以外力去除后，各部分的弹性恢复也不会完全一样，这就使金属体内各部分之间产生相互平衡的内应力，即残余应力。残余应力降低零件的尺寸稳定性，增大应力腐蚀的倾向。 各向异性金属经冷态塑性变形后，晶粒内部出现滑移带或孪晶带。各晶粒还沿变形方向伸长和扭曲。当变形量很大(如70或更大)而且是沿着一个方向时，晶粒内原子排列的位向趋向一致，同时金属内部存在的夹杂物也被沿变形方向拉长形成纤维组织，使金属产生各向异性。沿变形方向的强度、塑性和韧性都比横向的高。当金属在热态下变形，由于发生了再结晶，晶粒的取向会不同程度地偏离变形方向，但夹杂物拉长形成的纤维方向不变，金属仍有各向异性。 再结晶和回复

18、经过冷变形的金属，如加热到一定温度并保持一定的时间，原子的激活能增加到足够的活动力时，便会出现新的晶核，并成长为新的晶粒，这种现象称为再结晶。经过再结晶处理后，冷变形引起的晶粒畸变以及由此引起的加工硬化、残余应力等都会完全消除。 再结晶温度 通常以经一小时保温完成再结晶的温度为金属的再结晶温度。各种金属的再结晶温度，按绝对温度(K)计大约相当于该金属熔点的4050。 低碳钢的再结晶温度约460。当变形程度较小时,在再结晶过程中，尤其是当温度偏高时，再结晶的晶粒特别粗大。因此如要晶粒细小，金属材料在再结晶处理前会有较大的变形量。 再结晶温度对金属材料的塑性加工非常重要。在再结晶温度以上进行的塑性

19、加工和变形称为热加工和热变形；在再结晶温度以下进行的塑性加工和变形称为冷加工和冷变形。热变形时，金属材料在变形过程中不断地发生再结晶，不引起加工硬化，假如缓慢地冷却，也不出现内应力。 回复 冷变形后的金属，当加热到稍低于再结晶温度时，通过原子的扩散会减少晶体的缺陷，降低晶体的畸变能，从而减小内应力；但是不出现新的晶粒，金属仍保留加工硬化和各向异性，这就是金属的回复。这样的热处理称为去应力退火。 变形量和塑性塑性变形变形量的大小，常依变形方式的不同用不同的指标来表示。有的用坯料变形前后截面积的变化表示,有的用某一方向长度的变化表示,扭转时用转角的大小表示。镦粗和压缩的变形量在工程上常用压缩率表示。如坯料原始高H 0,镦粗后高H1（图2），则压下量HH 0H 1，压缩率为 公式1金属在锻压过程中所能承受的变形量有一定的限值。金属能承受较大的变形量而不破裂的性能称为塑性。金属的塑性可由实验测定(见锻造性能试验)。金属塑性的好坏与化学成分、内部组织结构、变形温度和速度、变形方式等因素有关。纯金属和合金元素低的金属（如铝、紫铜、低碳钢等）塑性好，高合金和含杂质多的金属塑性差。一般金属在低温时塑性差，高温时塑性好。金属的塑性还与变形方式有关，例如