Descripción general de GH4169

1. Descripción general

La aleación GH4169 es una aleación de alta temperatura a base de níquel precipitada y reforzada por fases tetragonales centradas en el cuerpo γ" y cúbicas centradas en las caras. Puede ser utilizado a temperaturas de -253 ~ 700 ℃ Tiene buenas propiedades integrales dentro del rango. El límite elástico por debajo de 650 ℃ ocupa el primer lugar entre las aleaciones deformadas a alta temperatura. También tiene buena resistencia a la fatiga, resistencia a la radiación, resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión. Además de un buen rendimiento de procesamiento, rendimiento de soldadura y estabilidad organizativa a largo plazo, es muy flexible y puede fabricar piezas con diversas formas complejas en las industrias aeroespacial, de energía nuclear y petrolera. rango de temperatura mencionado. Otra característica de esta aleación es que la estructura de la aleación es particularmente sensible al proceso de procesamiento térmico y no se puede dominar según las leyes de precipitación y disolución de fases en la aleación y la relación entre la estructura, el proceso y las propiedades. Se pueden formular procedimientos de proceso razonables y factibles de acuerdo con diferentes requisitos de uso, y se pueden suministrar varias piezas que puedan cumplir con diferentes niveles de resistencia y requisitos de uso. Las variedades incluyen piezas forjadas, barras forjadas, barras laminadas, barras laminadas en frío, tortas redondas. anillos, placas, tiras, alambres, tubos, etc., que se pueden convertir en discos, anillos, palas, ejes, sujetadores y componentes elásticos, y piezas estructurales de placas, carcasas y otras piezas se han utilizado en la aviación durante mucho tiempo.

1.1 ¿GH4169? ¿Grado del material? GH169

1.2 GH4169 ¿Calificaciones similares? materiales

GJB 2612-1996 "Especificaciones para materiales de alambre estirado en frío de aleación de alta temperatura para soldadura"

HB 6702-1993 "GP169 para barras de aleación de la serie WZ8"

GJB 3165? "Especificaciones para barras laminadas en caliente y forjadas de aleaciones de alta temperatura para piezas portantes de carga aeronáutica"

GJB 1952 "Especificaciones para láminas laminadas en frío de aleaciones de alta temperatura para carga aeronáutica" piezas de cojinetes"

GJB 1953 "Especificación para barras de aleación laminadas en caliente para alta temperatura para uso en piezas giratorias de motores de avión"

GJB 2612 "Especificación para barras de aleación de alta temperatura estiradas en frío alambre de aleación de alta temperatura para soldadura"

GJB 3317 "Especificaciones para placas de aleación laminadas en caliente de alta temperatura para uso en aviación"

GJB 2297 "Especificaciones para placas de aleación laminadas en frío (laminadas) de alta temperatura tubos de aleación de alta temperatura para uso aeronáutico"

GJB 3020 "Anillos de aleación de alta temperatura para uso aeronáutico" Especificación para palanquilla"

GJB 3167 "Especificación para flejes de aleación de alta temperatura estirados en frío para estampación en frío"

GJB 3318 "Especificación para tiras laminadas en frío de aleación de alta temperatura para uso aeroespacial"

GJB 2611 "Especificaciones para barras de aleación de alta temperatura estiradas en frío para uso aeroespacial" "

YB/T5247 "Estirado en frío de aleaciones de alta temperatura para soldadura"

YB/T5249 "Estirado en frío de aleaciones de alta temperatura para estampación en frío"

YB/T5245 "Barras forjadas y laminadas en caliente de aleación de alta temperatura para piezas de carga en general"

GB/T14993 "Barras laminadas en caliente de aleación de alta temperatura para piezas giratorias"

GB/T14994 "Barras estiradas en frío de aleación para alta temperatura"

GB/T14995 "Hojas laminadas en caliente de aleación para alta temperatura"

GB/T14996 "Hojas laminadas en frío de aleación para alta temperatura"

GB/T14997 "Torta redonda forjada de aleación de alta temperatura"

GB/T14998 "Rugosidad del blanco de aleación de alta temperatura"

GB/T14992 "Alta temperatura aleaciones y metales Clasificación y grados de materiales compuestos intersticiales de alta temperatura"

HB 5199 "Chapas laminadas en frío de aleación de alta temperatura para aviación"

HB 5198 "Aleación deformada de alta temperatura varillas para palas de aviación"

HB 5189 "Varillas de aleación de alta temperatura deformadas para palas de aviación"

HB 6072 "Varillas de aleación GH4169 para serie WZ8"

1.4 ¿GH4169? ¿Composición química? La química de la aleación. Los ingredientes se dividen en 3 categorías: ingredientes estándar, ingredientes de alta calidad e ingredientes de alta pureza, consulte la Tabla 1-1. Los componentes de alta calidad reducen el carbono y aumentan el niobio sobre la base de los componentes estándar, reduciendo así la cantidad de carburo de niobio, reduciendo las fuentes de fatiga y aumentando la cantidad de fases de refuerzo, mejorando así la resistencia a la fatiga y la resistencia del material. Al mismo tiempo, se reducen las impurezas nocivas y los niveles de gases. Los ingredientes de alta pureza se basan en estándares de alta calidad para reducir el contenido de azufre e impurezas nocivas y mejorar la pureza del material y el rendimiento integral.

La aleación GH4169 utilizada en energía nuclear necesita controlar el contenido de boro (otros elementos permanecen sin cambios), y el contenido específico se determina mediante negociación entre la oferta y la demanda. Cuando ω (B) ≤ 0,002%, para distinguirla de la aleación GH4169 utilizada en la industria aeroespacial, el grado de aleación es GH4169A.

1.5 ¿GH4169? ¿Sistema de tratamiento térmico? La aleación tiene diferentes sistemas de tratamiento térmico para controlar el tamaño del grano, controlar la morfología, distribución y cantidad de la fase δ, para obtener diferentes niveles de propiedades mecánicas. Los sistemas de tratamiento térmico de aleaciones se dividen en 3 categorías:

Ⅰ: (1010～1065)℃±10℃, 1h, refrigeración por aceite, refrigeración por aire o refrigeración por agua +720℃±5℃, 8h, refrigeración por horno a 50 ℃/h a 620 ℃ ± 5 ℃, 8 h, refrigeración por aire.

Los granos de los materiales tratados con este sistema son gruesos, no hay fase δ en los límites de los granos y dentro de los granos, y hay sensibilidad a las muescas, pero es beneficioso para mejorar las propiedades de impacto y resistir bajas vibraciones. fragilización por temperatura de hidrógeno.

Ⅱ: (950～980)℃±10℃, 1h, enfriamiento por aceite, enfriamiento por aire o enfriamiento por agua +720℃±5℃, 8h, enfriamiento del horno a 50℃/h a 620℃±5 ℃, 8h, refrigeración por aire.

El material tratado mediante este sistema tiene una fase delta, lo que resulta beneficioso para eliminar la sensibilidad a las muescas. Es el sistema de tratamiento térmico más utilizado, también conocido como sistema de tratamiento térmico estándar.

Ⅲ: 720 ℃ ± 5 ℃, 8 h, enfriamiento del horno a 50 ℃/h a 620 ℃ ± 5 ℃, 8 h, enfriamiento por aire.

Después de ser tratado con este sistema, habrá menos fase δ en el material, lo que puede mejorar las propiedades de resistencia e impacto del material. Este sistema también se denomina sistema de tratamiento térmico de envejecimiento directo.

1.6 GH4169? ¿Especificaciones de variedad y estado de suministro? ¿Puede suministrar piezas forjadas (discos, piezas forjadas integrales), tortas, anillos, barras (barras forjadas, barras laminadas, barras estiradas en frío), placas, alambres, tiras, Tubos, elementos de fijación de diferentes formas y tamaños, elementos elásticos, etc., el estado de entrega será acordado por ambas partes. El cable se entrega en bobinas en las condiciones de entrega acordadas.

1.7?GH4169?Proceso de fundición y fundición? El proceso de fundición de aleaciones se divide en tres categorías: inducción al vacío más refundición por electroescoria; inducción al vacío más refundición por arco al vacío; inducción al vacío más refundición por electroescoria más refundición por arco al vacío. Según los requisitos de uso de las piezas, se puede seleccionar el proceso de fundición requerido para cumplir con los requisitos de la aplicación. ?

1.8?GH4169?Descripción general de la aplicación y requisitos especiales?Fabrica diversas piezas estacionarias y giratorias en motores de aviación y aeroespaciales, como discos, anillos, carcasas, ejes, palas, sujetadores, componentes elásticos, conductos de gas, componentes de sellado, etc. y piezas estructurales soldadas; fabricación de diversos componentes elásticos y rejillas utilizadas en la industria de la energía nuclear; fabricación de piezas y otras piezas utilizadas en los campos petrolero y químico;

En los últimos años, a partir de la continua profundización de la investigación sobre esta aleación y la continua expansión de sus aplicaciones, se han desarrollado muchos nuevos procesos para mejorar la calidad y reducir costes: La refundición por arco al vacío utiliza refrigeración con helio. el proceso para reducir eficazmente la segregación de niobio; el proceso de moldeo por inyección se utiliza para producir piezas de anillo, lo que reduce los costos de producción y acorta el ciclo de producción; el proceso de moldeo superplástico se utiliza para ampliar la gama de producción del producto;

2. Propiedades físicas y químicas de GH4169

2.1 Propiedades térmicas de GH4169

2.1.1 Rango de temperatura de fusión de GH4169: 1260～1320℃.

2.1.2 ¿GH4169? ¿Conductividad térmica? Ver Tabla 2-1.

4.3 Estructura de la aleación

4.3.1 La estructura de la aleación en el estado de tratamiento térmico estándar consta de las fases matriz γ, γ′, γ", δ y NbC. La γ "La fase (Ni3Nb) es La fase de fortalecimiento principal es una fase metaestable con una estructura ordenada tetragonal centrada en el cuerpo. Se dispersa en la matriz en forma de disco y se precipita en una red. Durante el envejecimiento prolongado o la aplicación a largo plazo, tiene tendencia a transformarse en la fase δ, provocando que la fuerza disminuya. La cantidad de fase γ'(Ni3(Al, Ti)) es superada por la de la fase γ", y precipita en una dispersión esférica, lo que fortalece parcialmente la aleación. La fase δ precipita principalmente en los límites de los granos y su morfología está relacionada a la temperatura de forja final durante la forja, la temperatura de forja final es de 900 °C, formando agujas, que precipitan en los límites de los granos y dentro de los granos, la temperatura de forja final alcanza los 930 °C, y la fase δ es granular y se distribuye uniformemente. la temperatura de forjado final alcanza los 950°C, y la fase δ tiene forma de varillas cortas y está distribuida principalmente en el límite del grano, la temperatura de forjado final alcanza los 980°C, una pequeña cantidad de fase δ en forma de aguja precipita en el; límite del grano, y la forja exhibe una sensibilidad a la entalla persistente. Cuando la temperatura final de forja alcanza 1020 °C o más, no precipita ninguna fase δ en la forja y los granos siguen debido al endurecimiento, las forjadas tienen una sensibilidad a la entalla a largo plazo.

Durante el proceso de forjado, la fase δ precipita en los límites de los granos, lo que puede desempeñar un papel de fijación y dificultar el engrosamiento del grano.

4.3.2 La fase L es una fase que no se permite que exista en la aleación deformada GH4169. Esta fase es rica en niobio y existe entre las dendritas del lingote, lo que reduce el punto de fusión inicial. el lingote y la temperatura de la solución sólida de la fase L en el lingote. La relación con el tiempo de homogeneización se muestra en la Figura 4-2.

4.3.3 Tamaño de grano

4.3.3.1 La tendencia de crecimiento de grano de la aleación cuando el sólido se funde a alta temperatura (manteniéndola durante 2 horas) se muestra en la Figura 4-3.

4.3.3.2 Después de que la barra (grado de grano original 9 ~ 9,5) se calienta a diferentes temperaturas y se forja y deforma con diferentes deformaciones, se somete a un tratamiento térmico estándar (temperatura de la solución sólida 965 ℃, 1 h). Los cambios en el tamaño de las partículas se muestran en la Tabla 4-1.

4.3.3.3 Las normas técnicas para piezas forjadas estipulan que el tamaño de grano promedio de las piezas forjadas ordinarias es el nivel 4, permitiéndose algún nivel 2; el tamaño de grano promedio de las piezas forjadas de alta resistencia es el nivel 8, con algún nivel 2; permitido; el tamaño de grano promedio de las forjas de envejecimiento directo es La granularidad debe ser Grado 10 o más fina.

4.3.4 Después del envejecimiento a largo plazo de piezas forjadas envejecidas directamente a 600 ~ 700 ℃ durante 500 h, los cambios en el número de fases precipitadas se muestran en la Tabla 4-2.

5. Rendimiento del proceso y requisitos de GH4169

5.1 Propiedades de formación

5.1.1 Debido al alto contenido de niobio en la aleación GH4169, el grado de niobio La segregación en la aleación está relacionada con el proceso metalúrgico y está directamente relacionado. La velocidad de fusión de la refundición de electroescoria y la fusión por arco al vacío y la calidad de la varilla del electrodo afectan directamente la calidad del material. La velocidad de fusión rápida formará fácilmente puntos negros ricos en niobio; la velocidad de fusión lenta formará puntos blancos pobres en niobio; la mala calidad de la superficie de la varilla del electrodo y las grietas dentro de la varilla del electrodo conducirán fácilmente a la formación de puntos blancos. necesario mejorar la calidad y el control de la varilla del electrodo y aumentar la velocidad de solidificación de los lingotes de acero son factores clave en el proceso de fundición. Para evitar una segregación excesiva de elementos en los lingotes de acero, el diámetro de los lingotes de acero utilizados hasta ahora no supera los 508 mm.

El proceso de homogeneización debe garantizar que la fase L del lingote de acero esté completamente fundida. El tiempo para la homogeneización en dos etapas del lingote de acero y la homogeneización secundaria del tocho intermedio depende del diámetro del lingote de acero y del tocho intermedio. El control del proceso de homogeneización está directamente relacionado con el grado de segregación de niobio en el material.

El proceso de homogeneización actual de 1160 ℃, 20 h ± 1180 ℃ y 44 h utilizado en producción no es suficiente para eliminar la segregación en el centro del lingote de acero, por lo que se recomienda utilizar el siguiente proceso de homogeneización:

1. 1150~1160℃, 20~30h+1180~1190℃, 110~130h;

2. 1160℃, 24h+1200℃, 70h[20].

5.1.2 La aleación homogeneizada tiene buenas propiedades de trabajo en caliente y la temperatura de calentamiento del tocho del lingote de acero no debe exceder los 1120 °C. El proceso de forjado de las piezas forjadas debe determinarse de acuerdo con las condiciones de uso y los requisitos de aplicación de las piezas forjadas, así como las condiciones de producción del fabricante. Durante el corte y la producción de piezas forjadas, la temperatura de recocido intermedia y la temperatura de forja final deben determinarse de acuerdo con el estado organizativo requerido y las propiedades de las piezas. Generalmente, la temperatura de forja final se controla preferiblemente entre 930 y 950 °C. Las temperaturas de forjado y los grados de deformación de varios forjados se muestran en la Tabla 5-1.

5.1.3 Las propiedades relacionadas con el conformado en frío de placas se muestran en la Tabla 5-2.

5.1.4 La relación entre el grado de deformación de las piezas forjadas, la temperatura final de forja y el tamaño de grano se muestra en la Figura 5-1.

5.1.5 La recristalización dinámica de aleaciones se muestra en la Figura 5-2.

5.1.6 Las piezas forjadas de las palas del motor se realizan mediante recalcado y forjado final. Los efectos de diferentes temperaturas de calentamiento de la forja sobre el rendimiento integral de las palas se muestran en la Tabla 5-3. El forjado superior se realiza a 1020. °C La estructura de la pala y el rendimiento del forjado final son los mejores.

5.1.7 La curva de resistencia a la deformación de la aleación a alta temperatura se muestra en la Figura 5-3.

5.2 Rendimiento de soldadura La aleación tiene un rendimiento de soldadura satisfactorio y puede soldarse mediante soldadura por arco de argón, soldadura por haz de electrones, soldadura por costura, soldadura por puntos y otros métodos.

Para piezas en estado de envejecimiento directo, se recomienda utilizar soldadura por fricción inercial para mantener su efecto de fortalecimiento. Seleccione los parámetros apropiados del proceso de soldadura por fricción para conservar la estructura de grano fino mientras se mantiene el borde de soldadura y el calor. zona afectada. Las fases de refuerzo γ′, γ" y δ se pueden conservar, por lo que no hay un impacto obvio en el rendimiento de la junta. Para piezas forjadas envejecidas directamente, la soldadura por fricción se puede realizar en el estado de forja y luego el tratamiento de envejecimiento directo ( sistema III) se puede realizar después de soldar para obtener uniones soldadas duraderas y de alta resistencia [21].

5.3 Proceso de tratamiento térmico de piezas El tratamiento térmico de piezas de aviación generalmente se lleva a cabo de acuerdo con los dos sistemas Ⅱ y Ⅲ especificados en 1.5, a saber, el sistema de tratamiento térmico estándar y el sistema de tratamiento térmico de envejecimiento directo. Si existe una base técnica, también se pueden utilizar otros sistemas de tratamiento térmico. Cuando se trata térmicamente de acuerdo con el sistema estándar, el tratamiento con solución se puede llevar a cabo en el rango de 950~980 ℃ y a la temperatura seleccionada ±10 ℃.

5.4 Proceso de tratamiento de superficie Si es necesario, se pueden llevar a cabo procesos de granallado, refuerzo por extrusión de orificios o refuerzo por laminado de roscas en la superficie de las piezas para duplicar la vida útil de las piezas en condiciones de carga alternas.

Para piezas que requieren pulverización de recubrimientos de sellado resistentes al desgaste, se pueden utilizar procesos de pulverización por plasma o pulverización explosiva. El revestimiento de pulverización explosiva tiene una alta fuerza de unión con el sustrato y el revestimiento es. Denso y duro, baja porosidad y buena resistencia al desgaste.

5.5 Propiedades de corte y rectificado La aleación se puede mecanizar satisfactoriamente.

Al mecanizar, es necesario asegurarse de que el arco cumpla con los requisitos de diseño y tenga una transición suave. No se permite que aparezcan esquinas afiladas, picaduras y rayones durante el mecanizado, ensamblaje o transporte, ya que estos defectos pueden ocurrir. causar excesiva concentración de estrés puede provocar accidentes graves durante el uso.

VI. Propiedades de tracción y rendimiento a baja temperatura de GH4169 (GH169) (incluido el proceso de tratamiento térmico)

Tabla 6-1: El efecto de la temperatura sobre las propiedades de tracción del laminado en caliente barras