Nimonic 75（N06075）2.4951高温合金GH3030简介

一、产品介绍

Nimonic 75/W.NR 2.4951/W.NR 2.4630/UNS N06075/AWS 032

适用标准：BS HR 5/BS HR 504

Nimonic 75(N06075)镍基合金是一种镍-铬合金，其钛、铁的含量极低，具有优秀的高温性能。该合金加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变，加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素（钨、钼等），以强化基体。

应用：航空紧固件

化学成分		物理性能
Ni	80% min	密度	8.37 g/cm3
Cr	19.5%	熔点	1380℃
		膨胀系数	11µm/m℃(20 - 100°C)
		硬度	75.6 kN/mm2
		弹性	206kN/mm2
供货状态		热处理（成型后）
Annealed退火		在450-470℃应力释放30-60分钟和空气冷却
Spring Temper弹性回火		在450-470℃应力释放30-60分钟和空气冷却
状态性能		抗拉强度	工作温度
Annealed退火		700-800N/mm2	-200-1100oC强调用途
Spring Temper弹性回火		1200-1500N/mm2	-200-1100oC强调用途

 Nimonic 80A/W.NR 2.4952/W.NR 2.4631/UNS N07080/AWS 031

适用标准：BS 3076 NA 20/ASTM B637

Nimonic80A的是镍铬合金沉淀硬化的结果。它已在很大程度上被取代Nimonic90和Inconel的X -750，因为钴含量低，仍然是核应用牌号。高温下机械性能好，室温环境耐腐蚀性能差，高温耐腐蚀和机械性能差，抗氧化性能好，沉淀硬化性能好

应用：燃气涡轮机组件、核工业、紧固件

化学成分		物理性能
Cr	18 - 21%	密度	8.19 g/cm3
Ti	1.8 - 2.7%	熔点	1365℃
Al	1.0 - 1.8%	膨胀系数	12.7µm/m℃(20 - 100°C)
Co	2% max	硬度	85 kN/mm2
Ni	BAL	弹性	222kN/mm2
供货状态		热处理（成型后）
Solution Annealed固溶退火		在700℃时效硬化16小时和空气冷却
Spring Temper弹性回火		在600℃时效硬化16小时和空气冷却
状态性能		抗拉强度	工作温度
Solution Annealed固溶退火		800-1000N/mm2	—
Solution Annealed+ Aged固溶退火+时效		1200-1400N/mm2	高达550oC
Spring Temper弹性回火		1300 - 1500 N/mm2	—
Spring Temper+ Aged弹性回火+时效		1500-1800 N/mm2	高达350oC

Nimonic 90/W.NR 2.4632/W.NR 2.4969/UNS N07090/AWS 030

适用标准：BS HR 501 (Spring temper)/BS HR 502 (Solution Annealed)/BS HR 503/BS 3075 NA19/AMS 5829/NCK20TA/NACE MR0175 / ISO 15156-3

一种沉淀硬化镍铬钴合金，在高温下具有高应力，断裂强度和抗蠕变性温度高达约950℃。它是在高温条件下充分证明被广泛使用的合金。

高温下机械性能好，室温环境耐腐蚀性能差，高温耐腐蚀和机械性能差，抗氧化性能好，沉淀硬化性能好

应用：航空航天业、高温斯普瑞、热加工

化学成分		物理性能
Ni	54%	密度	8.18 g/cm3
Cr	18 - 21%	熔点	1370℃
Co	15 - 21%	膨胀系数	12.7µm/m℃(20 - 100°C)
Ti	2 - 3%	硬度	82.5 kN/mm2
Al	1 - 2%	弹性	213kN/mm2弹性回火+时效 227/240kN/mm2弹性回火+三步热处理
供货状态		热处理（成型后）
Solution Annealed固溶退火		在750℃时效硬化4小时和空气冷却
Spring Temper弹性回火		在650℃时效硬化4小时和空气冷却
Spring Temper弹性回火		在600℃时效硬化16小时和空气冷却
状态性能		抗拉强度		工作温度
Solution Annealed固溶退火		800-1000N/mm2		—
Solution Annealed+ Aged固溶退火+时效		1300-1400N/mm2		高达550oC
Spring Temper弹性回火		1300 - 1500 N/mm2		—
Spring Temper+ Aged弹性回火+时效		1500-1800 N/mm2		高达350oC

一、GH3030 概述

 

    GH3030 是早期发展的80Ni-20Cr固溶强化型高温合金，化学成分简单，在800℃以下具有满意的热强性和高的塑性，并具有良好的抗氧化、热疲劳、冷冲压和焊接工艺性能。合金经固溶处理后为单相奥氏体，使用过程中组织稳定。主要产品是冷轧薄板，也可以供应棒材、环件、丝材和管材等变形产品。主要用于800℃以下工作的涡轮发动机燃烧室部件和在1100℃以下要求抗氧化但承受载荷很小的其他高温部件[1,2]。    

1.1 GH3030 材料牌号  GH3030(GH30)

1.2 GH3030 相近牌号  ЭИ435,XH78T(俄罗斯）

1.3 GH3030 材料的技术标准

    GJB 1952-1994《航空用高温合金冷轧薄板规范》

    GJB 2297-1995《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》

    GJB 2611-1996《航空用高温合金冷拉棒材规范》

    GJB 2612-1996《航空用高温合金冷拉丝材规范》

    GJB 3020-1997《航空用高温合金环坯规范》

    GJB 3317-1998《航空用高温合金热轧板规范》

    GJB 3318-1998《航空用高温合金冷轧带材规范》

    GJB 3165-1998《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》

    GJB 3167-1998《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》

    GB/T 15062-1994 《一般用高温合金管》

1.4 GH3030 化学成分  见表1-1。                                                                                               

表1-1%

C	Cr	Ni	Ti	Al	Fe	Mn	Si	P	S
				不大于
≤0.12	19.0～22.0	余	0.15～0.35	0.15	1.5	0.7	0.8	0.03	0.02

    注：1.棒材和环坯标准规定，ω(Cu)≤0.20%。

        2.热轧板、冷轧板、冷轧带、管材、丝材和冷镦用冷拉丝材标准规定，ω(Fe)≤1.00%,ω(P)≤0.015%,ω(S)≤0.010%,ω(Pb) ≤0.001%,ω(Cu)≤0.007%。                                     

1.5 GH3030 热处理制度 固溶温度为980～1020℃,冷却方式对热轧板、冷轧薄板和环坯均为空冷，冷镦用丝材和冷拉棒材为水冷或空冷，管材为水冷。

1.6 GH3030 品种规格和供应状态 可生产各种规格的变形产品，棒材和环坯不经热处理交货；热轧板和冷轧薄板及管材经固溶和酸洗后供应；焊丝于冷拉状态、固溶和酸洗状态或半硬态成盘状交货；冷镦用丝材于固溶、酸洗状态成盘状或直条状、固溶直条状磨光或冷拉状态交货；管材于固溶、酸洗状态交货；冷拉棒以退火、退火加酸洗、退火加磨光或冷拉状态交货。

1.7 GH3030 熔炼和铸造工艺 电弧炉熔炼或电弧炉熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔，非真空感应炉加电渣熔或真空电弧炉重熔或真空双联工艺。

1.8 GH3030 应用概况与特殊要求 该合金已在航空发动机上经过了长期使用考验，主要用于燃烧室和加力燃烧室零部件以及机匣安装边等零部件。

 

 

二、GH3030 物理及化学性能

 

2.1 GH3030 热性能

2.1.1 GH3030 熔化温度范围  1374～1420℃[3]。

2.1.2 GH3030 热导率  见表2-1。

2.1.3 GH3030 比热容 见表2-2。

2.1.4 GH3030线膨胀系数 见表2-3。

表2-1[4]

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/（W/（m·℃））	15.1	16.3	18.0	19.3	20.9	22.2	23.4	25.1	26.4

表2-2[1]

θ/℃	150	200	300	400	500	600
c/(J/(kg.K))	565.2	598.7	674.1	741.1	820.6	971.3

表2-3[1]

θ/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	20～800	20～900
α/10-6℃-1	12.8	13.5	14.3	15.0	15.5	16.1	17.0	17.5	18.0

2.2 GH3030密度  ρ=8.4g/cm3[1]。

2.3 GH3030电性能 不同温度的电阻率 见表2-5。

表2-5[5]

θ/℃	20	100	200	300	400	500	600	700	800
ρ/(10-6Ω.m)	1.090	1.099	1.108	1.117	1.127	1.153	1.135	1.126	1.123

2.4 GH3030磁性能  合金无磁性。

2.5 GH3030化学性能

2.5.1 GH3030抗氧化性能 合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表 2-6。

表2-6[1]

θ/℃	900	1000	1100	1200
氧化速率/(g/(m2.h))	0.0535	0.1560	0.3905	0.5810

2.5.1.1 GH3030合金在高温下氧化腐蚀深度见表2-7。

表2-7[6]

θ/℃	氧化腐蚀深度/mm					θ/℃	氧化腐蚀深度/mm
	500h	1000h	1500h	3000h	10000h		500h	1000h	1500h	3000h	10000h
900	0.002	0.003	---	0.006	0.009	1000	0.0075	0.0085	---	0.014	0.019
950	0.0045	0.006	0.007	0.0095	0.013	---	---	---	---	---	---

 

 

三、GH3030力学性能

 

优质棒材技术标准规定的性能见表3-1。

表3-1

标准号	品种	试样状态	σb/MPa	δ5/%	σb/MPa	δ5/%
			20℃		700℃
			不小于
GJB 1952-1994	冷轧薄板	980～1020℃，空冷	685	30	295	30
GJB 2611-1996	冷拉棒	980～1020℃，水（空）冷	685	30	-	-
GJB 2297-1995	冷拉管	980～1020℃，水冷	635①	35①	295	30
GJB 3020-1997	环坯	980～1020℃，空冷	635②	30②	-	30②
GJB 3317-1998	热轧板	980～1020℃，空冷	685	30	295	30
GJB 3318-1998	冷轧带	980～1020℃，空冷	685③	30③	-	-
GJB 3165-1998	棒材	-	-	-	-	-
GJB 3167-1998	冷镦用丝	980～1020℃，水（空）冷	≤785	≥30	-	-
GB/T 15062-1994	管材	980～1020℃，水冷	590	35	-	-

 

注：①外径>30mm,壁厚>3.0mm管材的室温σb≥590MPa,δ5≥30%。

    ②环坯性能供参考。

    ③δ≤0.25mm带材的室温σb≥615MPa,δ5≥实测。   

4.1 相变温度 

4.2 时间-温度-组织转变曲线 

4.3 合金组织结构 经1000℃固溶处理后为单相奥氏体组织，间有少量TiC和Ti(CN)。700～800℃长期时效后，析出Cr7C3型碳化物，析出量少，对合金性能影响不大。

 

 

五、GH3030工艺性能与要求

 

5.1 成型性能

5.1.1 钢锭锻造开坯装炉温度不高于800℃，加热温度为1180～1200℃，终锻温度不低于900℃，一次加热的变形程度为50%，板材热轧加热温度有1160～1180℃，冷轧压率为30%左右。

5.1.2 反复弯曲及杯突性能见表5-1。

表5-1[1]

试样厚度/mm	试样状态	反复弯曲次数	杯突深度/mm
1.5	980～1020℃,空冷	27	11.0

5.1.3 冲压性能见表5-2。

表5-2[2]

深冲		翻边		压窝（平头）		压窝（球头）		弯曲
极限深冲系数	工作深冲系数	极限翻边系数	工作翻边系数	极限平冲系数	工作平冲系数	极限球压系数	工作球压系数	最小弯曲半径	工作弯曲系数
2.07	1.73	1.72	1.46	0.3	0.26	0.45	0.40	1δ①	1.5δ①

    ① δ为板材厚度(mm)。

5.2 焊接性能 合金焊接性能优良，可进行氩弧焊、点焊、缝焊和钎焊。氩弧焊时熔池流动性和成形性能均良好，裂纹倾向性小；接触焊时有较宽的规范参数范围。该合金可与1Cr18Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等合金组合进行焊接。