高温合金GH/NS

GH3128高温合金

材料：GH3128
交期：30天
描述：GH3128是Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，使用温度在950°C以下。合金中加入ω（W+Mo）16%进行固溶强化，加入硼、铈和锆元素净化和强化晶界。合金具有高的塑性、较高的持久和蠕变强度，以及良好的抗氧化性能、冲压和焊接等工艺性能，综合性能优于GH3044和GH3536等同类镍基固溶强化合金。适于制作在950°C下长期工作的航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体等部件。主要产品有冷轧薄板、热
规格：板，棒，带，线，管，可定制

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GH3128高温合金

1合金介绍
1.1概述
GH3128是Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，使用温度在950°C以下。合金中加入ω（W+Mo）16%进行固溶强化，加入硼、铈和锆元素净化和强化晶界。合金具有高的塑性、较高的持久和蠕变强度，以及良好的抗氧化性能、冲压和焊接等工艺性能，综合性能优于GH3044和GH3536等同类镍基固溶强化合金。适于制作在950°C下长期工作的航空发动机燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体等部件。主要产品有冷轧薄板、热轧板、棒材、锻件、丝材和管材。
1.2应用概况及特性
合金已用于制造航空发动机火焰筒、扩散器、加力燃烧室、尾喷口、调节片、稳定器、扩散器和燃气导管等，批产和使用情况良好。合金也推广应用于测温热电偶保护管、磁通门、磁力仪探头、骨架材料、W和Mo还原烧结用料舟、铁路机车预燃室喷嘴等高温氧化气氛下的结构件。
零件在高温下工作时可采用W-2珐琅层进行有效的保护。合金经长期时效后有μ相析出。
1.3材料牌号
GH3128（GH128,红星11号）。
1.4相近牌号
无。
1.5材料技术标准
GB/T14992高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
GB/T14995高温合金热轧板
GB/T14996高温合金冷轧薄板
GJB1952A航空用高温合金冷轧薄板规范
GJB2612焊接用高温合金冷轧丝材规范
GJB3317A航空用高温合金热轧板规范
HB/Z140航空用高温合金热处理工艺
辽新7-0062航空非转动件用GH128合金热轧和锻制棒材技术条件
辽新7-0087航空非转动件用GH128合金热轧棒材技术条件（暂行）
辽新7-0090航空用GH3128合金热轧和锻制棒材技术条件
QJ/DT01.73092GH3128中厚板技术条件
QJ/DT01.73131航天用GH3128合金饼材、棒材技术条件
1.6熔炼工艺
釆用非真空感应炉+电渣重熔、或真空感应炉+电渣重熔熔炼工艺。
1.7化学成分
摘自GB/T14992,见表1-1。
表1-1

元素	C	Cr	Ni	W	Mo	Al	Ti	Fe
质量分数/%	≤0.05	19.00〜22.00	余	7.50-9.00	7.50-9.00	0.40-0.80	0.40-0.80	≤2.00
元素	Zr	B	Ce	Si	P	S	Mn	-
质量分数/%	≤0.060	≤0.005	≤0.050	≤0.80	≤0.013	≤0.013	≤0.50	-

1.8热处理制度

摘自HB/Z140,GB/T14995、GB/14996、GJB1952A、GJB3317A、辽新7-0062、辽新7-0087、辽新7-0090,QJ/DT01.73092和QJ/DT01.73131,各品种的标准热处理制度为：
a）冷轧板和热轧板，（1140〜1180）°C/AC,保温时间根据板材的厚度而定；
b）中厚板（厚15mm~65mm）,（1180~1200）°C/AC,保温时间根据板材的厚度而定；
c）热轧和锻制棒材,（1140~1200）°C/AC（l.5〜2）h/AC。
d）饼材，（1180〜1200）°C/AC,保温时间的选取应保证制件能热透、固溶充分或满足退火要求。
1.9品种规格与供应状态
1.9.1主要规格
D90mm~200mm锻制棒材；厚0.5mm〜4.0mm冷轧板材；厚4.00mm~14.00mm热轧板材;厚15mm~65mm中厚板材;d0. 3mm~10mm冷拉焊丝。
1.9.2供应状态
棒材以锻态或轧态，可经车光或磨光后供应；热轧板和冷轧薄板经固溶+酸洗+矫正+切边后供应;中厚板经固溶+酸碱洗后供应；焊丝以冷拉、或半硬态、或经固溶+酸洗后供应。饼材以锻态+车光或磨
光后供应。
2物理、弹性和化学性能
2.1熔化温度范围
1340°C~1390°Cmo
2.2相变点
2.3热导率（表2-1）

θ/°C	100	200	300	400	500
λ/[W/(m• °C)]	11.30	12.56	14.24	15.49	16.75
θ/°C	600	700	800	900	950
λ/[W/(m• °C)]	18.42	19.68	21.35	23.02	23.86

2.4电阻率（表2-2）

θ/°C	20	850	900	950	1000
	1.37	1.42	1.39	1.40	1.39
θ/°C	1050	1100	1150	-	-
	1.38	1.38	1.39	-	-

2.5热扩散率（表2-3）

θ/°C	25	100	200	300	400
Q/(10 sm2/s)	2.3()	2.49	2.78	3.08	3.39
θ/°C	500	600	700	800	900
Q/(10 6m7s)	3.69	3.88	4.16	3.92	4.16

2.6比热容
2.7线膨胀系数（表2-4）

θ/°C	20〜100	20〜200	20〜300	20〜400	20〜500
	11.25	11.86	12.68	12.80	13.37
θ/°C	20〜600	20〜700	20〜800	20〜900	20〜1000
	13.68	14.46	15.19	15.66	16.29

2.8密度
p=8. 81g/cm
2.9磁性能
合金无磁性。
2.10弹性性能（表2-5）

θ/°C	20	100	200	300	400	500
Ed/GPa	208	205	202	198	191	189
θ/°C	600	700	800	900	1000	-
Ed/GPa	187	175	162	152	144	-

2.11化学性能
2.11.1抗氧化性能
合金在空气介质中，不同温度试验
100h的氧化速率见表2-6。

θ/°C	900	1000	1100
100h的氧化速率/[g/(m2•h)]	0.055	0.236	0.269

2.11.2耐腐蚀性能
合金经海洋性燃气腐蚀，900°C、27h的腐蚀失重值见表2-7。

试验条件	试样尺寸/mm	腐蚀失重值/ (mg/cm2)	宏观检查
900°C,27h	1.51530	2.2	表面完好

3力学性能

3.1供货技术标准
3.1.1技术标准规定的性能(表3-1和表3-2)
表3-1

标准号	品种	热处理	θ/°C	拉伸性能			持久性能
标准号	品种	热处理	θ/°C	σb/MPa	δ5/%	ψ/%	组别	板厚/mm	a/MPa	r/h	δ5/%
GJB1952A①	冷轧薄板	交货状态	20	≥735	≥40.0	-	-	-	-	-	-
		交货状态 +1200°C/AC	950	≥175	≥40.0	-	I	≥1.2	54	≥23	实测
							I	≤1.2	54	≥20	实测
							II	≥1.5	39	≥00	实测
								<I.5〜1.0		≥80
								≤1.0		≥70
GJB3317A GB/T14995 GB/T14996	热轧板冷轧板	交货状态	20	≥735	≥40.0	实测	-	-	-	-	-
GJB3317A GB/T14995 GB/T14996	热轧板冷轧板	交货状态 +1200°C/AC	950	≥175	≥40.0	实测	--	-	―	-	--
QJ/D01.73092	中厚板	交货状态 +1200°C/AC	20	≥735	≥40	实测	-	-	-	-	-
QJ/D01.73092	中厚板	交货状态 +1200°C/AC	950	≥177	≥40	≥40	-	15〜65	100	实测S)	-
持久性能的初次检验按组别I进行，如不合格时允许按组别II重新检验。当τ≥20h后，允许停止试验。

表3-2

标准号	品种/mm	热处理	θ/°C	拉伸性能				持久性能
标准号	品种/mm	热处理	θ/°C	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%	组别	σ/MPa	τ/h	δ5/5/%
辽新7-0062	非转动件用热轧和锻制棒	(1180〜 1200)C/AC	950	≥177	--	≥40	≥40	-	-	--	-
辽新7-0087®	非转动件用热轧棒(D≤100)	(1140〜 1200)°C/AC	20	≥735	-	≥40	实测	-	-	-	-
			950	≥177	--	≥40	≥40	I	54	≥23	-
			950	≥177	--	≥40	≥40	II	39	≥100	-
辽新7-0090①	热轧和锻制棒 (d≤200)	(1140〜 1180)°C/AC	20	2735	≥320	≥40	实测	-	-	--	-
		交货状态 +1200°C/AC	950	2177	≥100	≥40	实测	I	54	≥23	≥18
		交货状态 +1200°C/AC	950	2177	≥100	≥40	实测	II	39	≥100	实测
QJ/T01.73131	饼材、棒材	(1180〜 1200)°C/AC	950	2177	-	≥40	≥40	--	--	--	-
①持久性能的初次检验按组别I进行，如不合格时允许按组别II重新检验。

3.1.2生产检验数据、基值和设计许用值（表3-3）

表3-3

取样	θ/°C	σb/MPa					δ5/%		样本大小〃
取样	θ/°C	S	-3a	A	B	X	S	X	样本大小〃
冷轧板 1200°C*20min/AC	20	735	795	815	845	885	40	55	222
	600	-	540	550	575	590	-	62	-
	700	-	455	470	485	494	-	53	-
	800	-	385	395	405	414	-	67	-
	900	-	235	245	255	261	-	81	-
	950	175	165	170	180	189	40	95	222

3.2短时力学性能
3.2.1硬度
3.2.2冲击性
锻制棒材20°C和950°C的冲击功见表3-4。
3.2.3压缩性能
3.2.4扭转性能
棒材不同温度的扭转性能曲线见图3-1。如果有图表需要，可与墨、钜客服联系。
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6.1冷轧板不同温度的拉伸性能见表3-5。
3.2.6.2冷轧板经不同时效处理.不同温度的拉伸
性能见表3-6。
3.2.6.3冷轧板经不同固溶处理，不同晶粒度的20°C和950°C拉伸性能见表3-7。
3.2.6.4棒材经不同生产工艺，不同温度的拉伸性能见表3-8。

取样	θ/°C	Aku /J
锻棒 1200°C*20min/AC	20	>3640
锻棒 1200°C*20min/AC	950	>980

图3-1棒材不同温度的扭转性能曲线小

取样/mm	冶炼工艺	θ/°C	σb/MPa	σp0.2	δ5/%
厚1.5 冷轧板供应状态+1200°C*20min/AC	非真空感应炉 +电渣	20	814	363	62
		600	686	226	64
		700	539	216	80
		800	412	226	80
		900	251	167	87
		950	194	118	97
		1000	114	78	80
		1100	88	-'	47
	非真空感应炉 +真空电弧	20	843	-	80
		500	588	-	65
		600	569	-	72
		700	520	-	66
		800	432	-	111
		900	245	-	118
		950	196	-	108

表3-5
棒材经标准热处理表3-6

取样/mm	时效规范		20°C拉伸		700°C拉伸		800°C拉伸		900°C拉伸		950°C拉伸
取样/mm	θ/°C	t/h	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
S1.5 冷轧板 1200°C* 20min/AC	-	-	814	62	539	48	-	-	-	-	194	97
	700	50	831	58	551	58	-	-	-	-	-	-
		100	857	57	556	70	-	-	-	-	189	85
		200	849	55	558	60	-	-	-	-	-	-
		300	852	54	574	65	-	-	-	-	-	-
	800	100	846	52	-	-	-	-	-	-	188	95
	900	50	818	56	-	-	-	-	217	103	-	-
		100	809	51	-	-	-	-	224	100	179	109
		200	774	53	-	-	-	-	213	102	-	-
		300	792	51	-	-	-	-	176	86	-	-
	950	100	807	52	-	-	-	-	-	-	178	98

取样/mm	固溶温度/°C	晶粒度/级	20°C拉伸		950°C拉伸
取样/mm	固溶温度/°C	晶粒度/级	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
1.5 冷轧板	1050	7〜6,8	906	49	175	100
	1100	7〜6(8)	888	53	197	120
	1140	6〜7(5)	858	53	190	87
	1160	6〜5,4	788	60	214	87
	1180	5-4,6	781	61	214	117
	1200	4〜5(3)	749	60	213	89

表3-7⑵

取样/mm	固溶温度/°C	晶粒度/级	20°C拉伸		950°C拉伸
取样/mm	固溶温度/°C	晶粒度/级	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
1.5 冷轧板	1050	7〜6,8	906	49	175	100
	1100	7〜6(8)	888	53	197	120
	1140	6〜7(5)	858	53	190	87
	1160	6〜5,4	788	60	214	87
	1180	5-4,6	781	61	214	117
	1200	4〜5(3)	749	60	213	89

3.3持久和蠕变性能表3-8⑶

3.3.1持久性能

3.3.1.1冷轧板不同温度的持久极限见表3-9。

3.3.1.2冷轧板不同温度的持久应力-寿命曲线见图3-2,持久热强参数综合曲线见图3-3。如果有图表需要，可与墨、钜客服联系。

3.3.1.3冷轧板经不同冶炼工艺和不同时效，不同温度的持久性能见表3-10。

3.3.1.4冷轧板经不同固溶处理，950°C、39MPa的持久寿命见表3-11。

3.3.1.5锻制和铸造棒材不同温度和应力的持久寿命见表3-12。

取样		θ/°C	σb/MPa	δ5/%	ψ/%
锻制棒 1200°C*20min/AC		20	814	56	68
		815	422	62	74
		950	226	93	69
轧制棒	轧态	20	741	64	63
轧制棒	1200°C *20min/AC	950	209	95	86
精铸棒 1150°C*30min/AC		20	565	26	47
		850	277	73	75
		950	216	51	78

表3-9⑷

取样/mm	θ/°C	σth/MPa
取样/mm	θ/°C	σ10	σ100	σ200	σ500	σ1000	σ2000	σ5000	σ10000	σ20000	σ50000
厚1.0〜1.5冷轧板1200°C *20min/AC	700	412	282	252	216	193	172	148	-	-	-
	800	195	133	119	102	89	77	64	56	49	-
	850	152	94	81	67	58	50	41	36	31	-
	900	105	63	54	44	38	33	26	23	19	16
	950	72	42	36	28	24	20	16	14	-	-
	1000	47	27	23	19	16	14	-	-	-	-
	1050	34	19	16	13	11	-	-	-	-	-

表3-10「2]

取样/mm	冶炼工艺	时效规范		θ/°C	σ/MPa	t/h	δ5/%
取样/mm	冶炼工艺	θ/°C		θ/°C	σ/MPa	t/h	δ5/%
1.5冷轧板1200°C * 20min/AC	非真空感应炉 +电渣	700	50	700	196	837	63
			100			917	64
			200			779	65
			100	950	39	157	36
		800	100	800	118	233	83
		800	100	950	39	142	41
		900	50	900	59	166	66
			100			138	63
			200			132	53
	非真空感应炉 +真空电弧	900	100	950	39	174	-

表3・11⑶表3.12⑶

取样/mm	固溶温度/°c	950°C、39MPa持久，/h
1.5冷轧板	1050	26
	1100	59

	1140	131

	1160	173
	1180	176
	1200	226

取样	热处理	θ/°C/°C	σ/MPa	t/h
锻制棒	1200°C*30min/AC	950	39	223

		700	265	1600

	1200°C*20min/AC	815	108	176

精铸棒	1150°C*30min/AC	950	59	72

3.3.2蠕变性能

3.3.2.1冷轧板不同温度的蠕变极限见表3-13。

取样/mm	试样状态	θ/°C
1.5冷轧板非真空感应炉 +电渣	供应状态 +1200°C * 10min/AC	800	90
		900	49
		950	32

图3-2冷轧板不同温度的持久应力-寿命曲线⑴

θ/°Ca		b		a	B r		n
700	16.8821	-6	0736	2.7796	-0.1646	-0.9956	5
800	14.8831	-6	0648	2.4540	-0.1649	-0.9940	9
850	11.9876	-5	0734	2. 3797	-0.1985	-0.9979	9
900	9.9042	-4	3635	2.2696	-0.2292	-0.9983	26
950	8.6397	-4	0845	2.U52	-0.2448	-0.9981	≥46
1000	8.0954	-4	2383	1.9101	-0.2359	-0.9949	11

3.4疲劳性能

3.4.1高周疲劳
锻制棒815°C和900°C的轴向疲劳性能见
表3-15

取样/mm	950°C10.8MPa,100h的蠕变性能
取样/mm
1.5冷轧板1200°C *20min/AC	0.1332	0.1223	0.0110

取样	热处理	θ/°C		N,周
锻制棒	1200°C*20min/AC	815	226
	1170°C*90min/AC	900	216
	1170°C*90min/AC	900	235

3.4.2低周疲劳

3.4.3特种疲劳
3.4.3.1冷轧板不同循环温度的冷热疲劳性能见表3-16。

取样/mm	θ/°C	至产生0.5mm裂纹，N/周
1.5 冷轧板 1200°C * 20min/AC	700⇋20	110
	800⇋20	88
	900⇋20	61
	950⇋20	42
	1000⇋20	32

3.4.3.2冷轧板经不同固溶处理，950°C⇋20°C的冷热疲劳性能见表3-17。

取样/mm	固溶温度/°c	θ/°C	至产生0.5mm裂纹，N/周
1.5 冷轧板	1050	950⇋20	70
	1100		66
	1140		57
	1160		52
	1180		49
	1200		46

3.4.3.3冷轧板在燃气腐蚀介质中、900°⇋20°C（喷水冷却）的冷热疲劳性能见表3-18。

试样状态	至出现裂纹 N/周	900°C⇋20°C,N=800 周		900°C⇋20°C,N=1400周		主裂纹扩展速率
试样状态	至出现裂纹 N/周	最长裂纹/mm	变形量/mm	最长裂纹/mm	变形量/mm	主裂纹扩展速率
铸态+1150oC/AC	400	3.19	5.0	-	-	-
锻制+1200°C/AC	800	0.36	-	2.83	2.56	3.5
锻制+1150°C/AC	800	0.65	-	1.86	1.12	2.5
锻制+1050°C/AC	1000	-	-	1.25	1.03	1.6
注：试验条件：空气：燃料=(30〜35)=1；空气压力(10.8-11.8)MPa；耗油量5kg/h；试样在燃气中加热80s,到温后喷水冷却10s,水压为0.049MPao

3.4.3.4冷轧板在燃气腐蚀介质中、900°C⇋20°C

（压缩空气冷却）的冷热疲劳性能见表3-19。

试样状态	试验条件	900°C⇋20°C、N=900周，腐蚀疲劳性能
		最长裂纹/mm	变形量/mm
锻制+1150°C/AC	空气：燃料=(30〜35):1;空气压力(10.8〜11.8)MPa；耗油量5kg/h；试样在燃气中加热80s,到温后压缩空气冷却40s, 开始冷却时风压0.69MPa,10s后0.49MPa,40s时为0.2MPa	0.8	0.6
锻制+1050C/AC		0.2	0.5

3.5裂纹扩展速率

3.6断裂韧度
7松弛性能
4工艺性能与要求
1成形工艺与性能
钢锭锻造时装炉温度不高于700°C,加热温度为1160oC+10°C，终锻温度大于900°C;板坯轧制加热温度为1170°C±10°C,终轧温度大于900°C；薄板热轧加热温度为1140°C〜1180°C,终轧温度大于800°Co冷轧总压下率为30%〜35%。
4.2工艺性能(表4-1)
表4-1

熔炼工艺	板厚/mm	试样状态	反复弯曲/次数	杯突深度/mm	极限深冲系数
非真空感应炉+电渣	1.5	1150°C/AC	24	11.5	2.0
非真空感应炉+真空电弧	1.5	供应状态	30	12.9	-

4.3焊接性能

4.3.1板材可采用氩弧焊、缝焊、和点焊等方法焊接，均能得到满意的焊接接头质量，接头强度系数大于90%。该合金可与GH1140、GH3030、GH3039、GH3044和1Crl18Ni9Ti等板材焊接。
4.3.2手工氩弧焊和缝焊接头的力学性能见表4-2,手工氣弧焊工艺参数见表4-3；缝焊工艺参数见表4-4。
表4-22

焊接方法	熔炼工艺	焊接材料	θ/°C	接头拉伸性能			接头持久性能
				σb/MPa		强度系数 /%	σ/MPa	t/h
				焊前	焊后	强度系数 /%	σ/MPa	焊前	焊后
手工氩弧焊	非真空感应炉 +电渣	GH3128	800	419	392	95	-	--	-
	非真空感应炉 +电渣		950	196	186	94	39	142	141
	非真空感应炉+真空电弧		20	-	755	-	-	-	-
			800	-	387	-	-	-	-
			900	-	240	-	-	-	-
			950	-	177	-	39	-	107〜229
缝焊	非真空感应炉 +电渣	GH3128 +GH3128	800	412	402	98	-	-	-
			900	255	250	98	59	148	140
			950	196	206	100	39	193	142
			1000	142	142	100	29	149	108
		GH3128 +GH3044	800	-	417	-	-	-	-
			900	-	245	-	-	-	-
			950	-	147	-	-	-	-
	非真空感应炉 +真空电弧	GH3128 H-GH3128	20	-	730	-	-	-	-
			800	-	363	-	--	-	-
			900	-	265	-	-	-	-
			950	-	181	-	39	-	146

表4-3

板厚/mm	焊接电流/A	弧压/V	氩气流量/（L/min）	钨极直径/mm	填料	焊速/( m/min)
1.5	95〜115	10	11	2	母材切边	0.33-0.37

表4-4⑴

板厚/mm	二次电压/V	焊接时间/s	休止时间/s	焊接电流/A	电极压力/N	焊速/(m/min)
1.5	4.25	0.28	0.24	9800	6375〜7845	0.34

4.4零件热处理工艺

a）加力燃烧室零部件的固溶处理制度：1200°C ± 10°C/AC；

b）燃烧室火焰筒零部件的固溶处理制度：1160°C±10°C/AC.
c）零件多次冲压成形时的中间处理温度：1100°C±20°C,保温时间根据零件厚度和装炉情况确定。
4.5表面处理工艺
在高温下工作的零件可采用W-2珐琅层进行有效的保护。
4.6切削加工与磨削性能
无特殊要求。

5组织结构
5.1相变温度
卩相的析出温度范围700°C〜1050°C。
5.2时间-温度-组织转变曲线
P相的析出曲线见图5-1。如果有图表需要，当然，你可以拨打1-3/472787990联系。
5.3典型组织
合金板材经标准热处理后的组织为单相奥氏体，晶粒度4~5级，有少量TiN和M6C型碳化物，分布均匀。ω(M6C)约占合金的0.4%,ω(TiN)约占合金的0.3%。
合金在700°C~1100°C长期时效后，主要沿晶界析出少量M6C和M23C6,ω(M6C+M23C6)约占合金的0.8%；在900°C和950°C长期时效时，只析岀M6C相；在900°C长期时效后析出σ-W相,200h后达到析出峰，ω(a-W)占合金的0.86%,继续延长时效时间，析出量下降。在850°C~950°C长期应力时效后析出微量μ相,μ相呈棒状，主要分布于晶内。
合金经900°C时效，不同时效时间各析出相的析出量变化见图5-20板材经不同处理后的组织和析出相形貌见图5-3〜图5-5.

参考文献

略。