gh4169 자료의 성능

1. 개요

GH4169 합금은 체심 정방정계 γ"상과 면심 입방체 γ'상으로 석출 강화된 니켈계 고온 합금이다. -253~700℃의 온도에서 사용되며 650℃ 이하의 항복강도는 내피로성, 내방사선성, 내산화성, 내식성이 우수합니다. 우수한 가공 성능, 용접 성능 및 장기적인 조직 안정성은 물론 유연성이 뛰어나며 항공우주, 원자력 에너지 및 석유 산업에서 널리 사용됩니다. 언급된 온도 범위의 또 다른 특징은 합금 구조가 열처리 공정에 특히 민감하고 합금의 상 석출 및 용해 법칙과 구조, 공정 및 특성 간의 관계를 파악할 수 없다는 것입니다. , 다양한 사용 요구 사항에 따라 합리적이고 실현 가능한 공정 절차를 공식화할 수 있으며 다양한 강도 수준과 사용 요구 사항을 충족하는 다양한 부품을 공급할 수 있습니다. 종류에는 단조품, 단조품, 압연품, 냉간 압연품, 원형 케이크, 링이 포함됩니다. , 디스크, 링, 블레이드, 샤프트, 패스너 및 탄성 부품으로 만들 수 있는 플레이트, 스트립, 와이어, 튜브 등, 플레이트 구조 부품은 오랫동안 항공에 사용되었습니다.

1.1 GH4169? 재료 등급 GH169

1.2 GH4169? 유사한 등급? Inconel 718(미국), NC19FeNb(프랑스)

1.3 GH4169에 대한 기술 표준 ? 재료

GJB 2612-1996 "용접용 고온 합금 냉간 인발 선재 규격"

HB 6702-1993 "WZ8 시리즈 봉재용 Gp169 합금》

GJB 3165? "항공우주 하중 지지 부품용 고온 합금의 열간 압연 및 단조 바에 대한 사양"

GJB 1952 "항공 우주용 고온 합금의 냉간 압연 시트에 대한 사양 "

GJB 1953 "항공 엔진 회전 부품에 사용되는 열간 압연 고온 합금 바 사양"

GJB 2612 "냉간 압연 고온 합금 와이어 사양 용접용"

GJB 3317 "항공용 열간 압연 고온 합금판 규격"

GJB 2297 "냉간 압연(압연) 고온 합금강 규격 항공용 파이프"

GJB 3020 "항공용 고온 합금 링 블랭크" 사양"

GJB 3167 "냉간 압연용 고온 합금 냉간 압연 스트립 사양 "

GJB 3318 "항공우주용 고온 합금 냉간 압연 스트립 사양"

GJB 2611 "항공우주용 냉간 압연 합금 바 사양"

p>

YB/T5247 "용접용 고온합금의 냉간인발"

YB/T5249 "냉간압조용 고온합금의 냉간인발"

YB/ T5245 "일반 하중 지지 부품용 고온 합금 열간 압연 및 단조 바"

GB/T14993 "회전 부품용 고온 합금 열간 압연 바"

GB /T14994 "고온 합금 냉간 압연 바"

GB/T14995 "고온 합금 열간 압연 시트"

GB/T14996 "고온 합금 냉간 압연 시트"

GB/T14997 "고온 합금 단조 라운드 케이크"

GB/T14998 "고온 합금 블랭크 거칠기"

GB/T14992 "고온 합금 및 금속간 화합물 분류 및 복합 고온 재료 등급"

HB 5199 "항공용 고온 합금 냉간 압연 시트"

HB 5198 "항공용 변형 고온 합금 로드 항공 블레이드"

HB 5189 "항공 블레이드용 변형 고온 합금 로드"

HB 6072 "WZ8 시리즈용 GH4169 합금 로드"

1.4 GH4169? 화학적 조성 이 합금의 화학적 조성에는 표준 성분, 고품질 성분, 고순도 성분의 3가지 범주가 있습니다. 표 1-1을 참조하십시오. 고품질 부품은 표준 부품을 기준으로 탄소를 줄이고 니오븀을 증가시켜 니오븀 탄화물의 양을 줄이고 피로 원인을 줄이며 강화 단계의 양을 증가시켜 피로 저항 및 재료 강도를 향상시킵니다. 동시에 유해한 불순물과 가스 수준이 감소합니다. 고순도 성분은 고품질 기준을 바탕으로 황과 유해한 불순물의 함량을 줄이고 재료 순도와 종합적인 성능을 향상시킵니다.

원자력에 사용되는 GH4169 합금은 붕소 함량을 조절해야 하며(다른 원소는 그대로 유지), 구체적인 함량은 수급 당사자 간의 협상을 통해 결정된다. Ω(B) ≤ 0.002%일 때 항공우주 산업에서 사용되는 GH4169 합금과 구별하기 위해 합금 등급은 GH4169A입니다.

1.5 GH4169? 열처리 시스템? 합금에는 다양한 열처리 시스템이 있어 입자 크기를 제어하고 δ상의 형태, 분포 및 양을 제어하여 다양한 수준의 기계적 특성을 얻습니다. 합금 열처리 시스템은 3가지 범주로 구분됩니다:

Ⅰ: (1010~1065)℃±10℃, 1h, 오일 냉각, 공랭 또는 수냉 +720℃±5℃, 8h, 노 냉각 50℃/h에서 620℃±5℃, 8시간, 공기 냉각.

이 시스템으로 처리된 재료의 결정립은 조대화되고 결정립계 및 결정립 내부에 δ상이 없으며 노치 민감도는 있지만 충격 특성 향상 및 저충격 저항에 유리합니다. 온도 수소 취성.

II: (950~980)℃±10℃, 1h, 오일 냉각, 공랭식 또는 수냉식 +720℃±5℃, 8h, 50℃/h에서 620℃±5로 노 냉각 ℃, 8h, 공기 냉각.

이 시스템으로 처리된 재료는 델타 단계를 가지며 이는 노치 민감도를 제거하는 데 유리합니다. 이는 표준 열처리 시스템이라고도 알려진 가장 일반적으로 사용되는 열처리 시스템입니다.

Ⅲ: 720℃±5℃, 8시간, 50℃/h에서 620℃±5℃까지 노 냉각, 8시간, 공랭.

이 시스템으로 처리한 후에는 재료에 δ 상이 적어 재료의 강도와 충격 특성을 향상시킬 수 있습니다. 이 시스템은 직접 시효 열처리 시스템이라고도 불린다.

1.6 GH4169 다양한 사양 및 공급상태? 금형 단조품(디스크, 일체형 단조품), 케이크, 링, 바(단조봉, 압연봉, 냉간인발봉), 플레이트, 와이어, 스트립 등을 공급할 수 있습니까? 파이프, 다양한 모양과 크기의 패스너, 탄성 요소 등의 배송 상태는 양측이 합의해야 합니다. 와이어는 합의된 배송 조건에 따라 코일로 배송됩니다.

1.7?GH4169?제련 및 주조 공정?합금의 제련 공정은 진공 유도 + 일렉트로슬래그 재용해, 진공 유도 + 진공 아크 재용해, 진공 유도 + 일렉트로슬래그 재용해 + 진공 아크 재용해의 세 가지 범주로 나뉩니다. 부품의 사용 요구 사항에 따라 필요한 제련 공정을 선택하여 적용 요구 사항을 충족할 수 있습니다. ?

1.8?GH4169?응용 분야 개요 및 특별 요구 사항?디스크, 링, 케이싱, 샤프트, 블레이드, 패스너, 탄성 부품, 가스 파이프 등 항공 및 우주항공 엔진의 다양한 고정 및 회전 부품을 제조합니다. 밀봉 부품 등 및 용접 구조 부품 제조, 원자력 산업에 사용되는 다양한 탄성 부품 및 그리드 제조, 석유 및 화학 분야에 사용되는 기타 부품.

최근 몇 년간 이 합금에 대한 연구의 지속적인 심화와 응용 분야의 지속적인 확장을 바탕으로 품질을 향상하고 비용을 절감하기 위한 많은 새로운 공정이 개발되었습니다. 진공 아크 재용해에서는 헬륨 냉각을 사용합니다. 니오븀 분리를 효과적으로 줄이기 위한 공정; 사출 성형 공정을 사용하여 링 부품을 생산함으로써 생산 비용을 절감하고 생산 주기를 단축하며, 초소성 성형 공정을 사용하여 제품의 생산 범위를 확대합니다.

2. GH4169의 물리화학적 특성

2.1 GH4169의 열적 특성

2.1.1 GH4169의 녹는점 범위: 1260~1320℃.

2.1.2 GH4169의 열전도율은 표 2-1과 같다.

4.3 합금 구조

4.3.1 표준 열처리 상태의 합금 구조는 γ 매트릭스, γ', γ", δ 및 NbC 상으로 구성됩니다. "(Ni3Nb)상은 주강화상은 체심이 정방정렬 구조인 준안정상으로 원반형으로 매트릭스에 분산되어 격자형으로 석출된다. 장기간 에이징 또는 장기간 적용시에는 δ상으로 변하는 경향이 있어 강도가 감소합니다. γ'(Ni3(Al, Ti)) 상의 양은 γ" 상에 이어 두 번째로 구형으로 분산 및 석출되어 부분적으로 합금을 강화시킵니다. δ 상은 주로 결정립계에 석출되며, 그 형태는 단조 중 최종 단조 온도와 관련이 있으며 최종 단조 온도는 900°C이며 결정립 경계와 결정립 내에 침전되는 바늘을 형성하며 최종 단조 온도는 930°C에 도달합니다. 세분화되고 균일하게 분포되며 최종 단조 온도는 950°C에 도달하고 δ 상은 짧은 막대 모양이며 주로 결정립 경계에 분포하며 최종 단조 온도는 소량의 바늘 모양 δ에 도달합니다. 결정립계에 상이 석출되고 단조품은 최종 단조 온도가 1020°C 이상에 도달하면 단조품에 δ상이 석출되지 않고 단조품이 장기간 지속됩니다. 노치감도.

단조 공정 중에 결정립 경계에 δ상이 석출되어 고정 역할을 하고 결정립 조대화를 방해할 수 있습니다.

4.3.2 L상은 변형된 GH4169 합금에 존재할 수 없는 상이다. 이 상은 니오븀이 풍부하고 잉곳의 수상돌기 사이에 존재하여 초기 융점을 낮춘다. 잉곳 내 L 상의 고용체 온도와 균질화 시간의 관계는 그림 4-2에 나와 있습니다.

4.3.3 결정립 크기

4.3.3.1 고온에서 고체 용융(2시간 동안 유지)할 때 합금의 결정립 성장 경향은 그림 4-3에 나와 있습니다.

4.3.3.2 바(원래 등급 9~9.5)를 다양한 온도에서 가열하고 다양한 변형으로 단조 및 변형한 후 표준 열처리(고용체 온도 965℃, 1시간)를 거칩니다. 입자 크기의 변화는 표 4-1에 나와 있습니다.

4.3.3.3 단조품에 대한 기술 표준에서는 일반 단조품의 평균 결정립 크기가 4등급이고 일부 등급 2가 허용되는 고강도 단조품의 평균 결정립 크기가 8등급, 일부 등급 2로 규정되어 있습니다. 허용되며, 직접 시효 단조품의 평균 입자 크기는 10등급 이상이어야 합니다.

4.3.4 직접 시효 단조품을 600~700℃에서 500h 동안 장기 시효시킨 후 석출상의 수의 변화를 표 4-2에 나타내었다.

5. GH4169의 공정 성능 및 요구 사항

5.1 성형 특성

5.1.1 GH4169 합금의 니오븀 함량이 높기 때문에 니오븀 정도는 합금의 분리는 야금 공정과 직접적으로 관련되어 있습니다. 일렉트로슬래그 재용해 및 진공 아크 용해의 용융 속도와 전극봉의 품질은 재료의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 용해 속도가 빠르면 니오븀이 풍부한 검은 반점이 생기기 쉽고, 용해 속도가 느리면 전극봉의 표면 품질이 좋지 않으며 전극봉 내부에 균열이 생기기 쉽습니다. 전극봉의 품질 향상과 제어가 필요합니다. 강괴의 용융 속도와 응고 속도를 높이는 것은 제련 공정의 핵심 요소입니다. 강철 잉곳의 과도한 원소 분리를 피하기 위해 지금까지 사용된 강철 잉곳의 직경은 508mm보다 크지 않습니다.

균질화 공정에서는 강괴의 L상이 완전히 녹는 것이 보장되어야 합니다. 강괴의 2단계 균질화와 중간 빌렛의 2차 균질화 시간은 강괴와 중간 빌렛의 직경에 따라 달라집니다. 균질화 공정의 제어는 재료의 니오븀 분리 정도와 직접적인 관련이 있습니다.

현재 생산에 사용되는 1160℃, 20h±1180℃, 44h의 균질화 공정으로는 강괴 중심부의 편석을 제거하기에는 부족하므로 다음과 같은 균질화 공정을 이용하는 것이 좋습니다.

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

2. 1160℃, 24시간+1200℃, 70시간.

5.1.2 균질화된 합금은 열간 가공성이 좋으며 강괴의 빌렛 가열 온도는 1120°C를 초과해서는 안 됩니다. 단조품의 단조공정은 단조품의 사용조건, 적용요구사항, 제조사의 생산조건에 따라 결정되어야 한다. 블랭킹 및 단조품 생산 시 부품의 요구되는 구조 상태 및 성능에 따라 중간 어닐링 온도와 최종 단조 온도를 결정해야 하며, 일반적으로 최종 단조 온도는 930~950°C 사이로 제어하는 ​​것이 바람직합니다. 각종 단조품의 단조온도와 변형정도는 Table 5-1과 같다.

5.1.3 판재의 냉간성형과 관련된 특성은 표 5-2와 같다.

5.1.4 단조품의 변형 정도, 최종 단조 온도 및 결정립 크기 사이의 관계는 그림 5-1에 나와 있습니다.

5.1.5 합금의 동적 재결정화는 그림 5-2에 나와 있습니다.

5.1.6 엔진 블레이드 금형 단조는 업세팅 및 최종 단조에 의해 만들어집니다. 단조 가열 온도가 블레이드의 종합 성능에 미치는 영향은 표 5-3에 나와 있습니다. 1020에서 수행됩니다. °C. 블레이드 구조 및 최종 단조 성능이 가장 좋습니다.

5.1.7 고온에서 합금의 변형 저항 곡선은 그림 5-3에 나와 있습니다.

5.2 용접 성능 합금은 만족스러운 용접 성능을 가지며 아르곤 아크 용접, 전자 빔 용접, 심 용접, 스폿 용접 및 기타 방법으로 용접할 수 있습니다.

직접 노화된 부품의 경우 강화 효과를 유지하기 위해 관성 마찰 용접을 사용하는 것이 좋습니다. 용접 모서리와 열을 유지하면서 미세한 구조를 유지하려면 적절한 마찰 용접 공정 매개변수를 선택하세요. 영향을 받는 부분은 강화 단계 γ', γ" 및 δ 단계가 유지되므로 접합 성능에 뚜렷한 영향이 없습니다. 직접 시효 단조의 경우 단조 상태에서 마찰 용접을 수행한 다음 직접 시효 처리를 수행할 수 있습니다. 시스템 III)은 용접 후에 수행하여 고강도의 내구성 있는 용접 조인트를 얻을 수 있습니다[21].

5.3 부품 열처리 공정 항공 부품의 열처리는 일반적으로 1.5에 규정된 2가지 시스템 Ⅱ, Ⅲ, 즉 표준 열처리 시스템과 직접 시효 열처리 시스템에 따라 수행된다. 기술적 근거가 있는 경우 다른 열처리 시스템을 사용할 수도 있습니다. 표준시스템에 따라 열처리할 경우 950~980℃ 범위, 선정온도 ±10℃에서 용체화 처리가 가능하다.

5.4 표면 처리 공정 필요한 경우 부품 표면에 쇼트 피닝, 구멍 압출 강화 또는 나사 전조 강화 공정을 수행하여 교번 하중 조건에서 부품의 수명을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

내마모성 씰링 코팅이 필요한 부품의 경우 플라즈마 스프레이 또는 폭발성 스프레이 공정을 사용할 수 있습니다. 폭발성 스프레이 코팅은 기판과의 결합 강도가 높으며 코팅이 좋습니다. 조밀하고 단단하며 다공성이 낮고 내마모성이 좋습니다.

5.5 절단 및 연삭 특성 합금을 만족스럽게 가공할 수 있습니다.

가공 시 아크가 설계 요구 사항을 충족하고 원활한 전환이 이루어지도록 하는 것이 필요합니다. 가공, 조립 또는 운송 중에 날카로운 모서리, 피트 및 스크래치가 나타나는 것은 허용되지 않습니다. 과도한 응력집중으로 인해 사용 중 심각한 사고가 발생할 수 있습니다.

VI. GH4169(GH169)의 저온 인장 및 항복 특성(열처리 공정 포함)

표 6-1 - 열간 압연의 인장 특성에 대한 온도의 영향 바