GH90合金成形和加工性能

1. 概述

GH90是一种时效强化型镍基变形高温合金，含有较高量的钴及多种强化元素。该合金在815～870℃范围内表现出较高的抗拉强度和抗蠕变能力，具备良好的抗氧化性、耐腐蚀性，以及在冷热反复交替作用下展现出出色的疲劳强度。此外，GH90还具有良好的成形性和焊接性。该合金主要提供热轧和冷拉棒材、冷轧板材、带材以及冷拉丝材，广泛应用于涡轮发动机的涡轮盘、叶片、高温紧固件、卡箍、密封圈和弹性元件等零部件。

1.1 材料牌号

GH90

1.2 相近牌号

Nimonic90 (英国)

1.3 材料的技术标准

WS97014-1996 《GH90合金弹簧用冷拉丝材》

WS97015.1—1996 《GH90合金冷拉和固溶处理的弹簧丝材》

WS97015.2—1996 《GH90合金冷拉和固溶处理的弹簧扁丝》

WS97016—1996 《GH90合金冷拉棒材》

WS97086-1996 《GH90合金冷轧薄板和带材 (硬态)》

WS97087—1996 《GH90合金冷轧薄板和带材 (软态)》

1.4 化学成分

化学成分如下 (单位：%):

注：丝材规定 w(Pb) ≤ 0.0010%。

1.5 热处理制度

1.5.1 冷拉棒材：1080℃±10℃，保温时间见表1-2，空冷或水冷 + 750℃±10℃，4h，空冷。

1.5.2 薄板和带材 (软态)：软化处理 1100～1150℃，1～10min，适当介质中冷却 + 750℃±10℃，4h，空冷。

1.5.3 薄板和带材 (硬态)：700～725℃，4h，空冷。

1.5.4 弹簧用冷拉丝材：600℃±10℃，16h，空冷，或 650℃±10℃，4h，空冷。

1.5.5 冷拉和固溶处理的弹簧丝材：1080℃±10℃，8h，空冷 + 700～750℃，4h，空冷。

1.6 品种规格与供应状态

供应以下规格和状态的材料：

冷拉棒材：直径或内切圆直径不大于25mm，供应状态根据用途分为不同交货状态。

冷轧薄板和带材 (软态)：厚度不大于4mm，经过软化处理、碱酸洗、切边后交货。

冷轧薄板和带材 (硬态)：以冷轧、切边后交货。

弹簧用冷拉丝材：直径不大于8mm，交货状态为冷拉状态或冷拉后固溶处理状态。

1.7 熔炼与铸造工艺

合金的熔炼采用以下四种工艺之一：

感应熔炼加电渣重熔。

真空感应熔炼加电渣重熔。

真空感应熔炼加真空电弧重熔。

真空感应熔炼。

1.8 应用概况与特殊要求

GH90合金广泛应用于发动机高温弹簧元件、高温紧固件、燃烧室卡圈、止动销等零部件。在国外，它还用于涡轮工作叶片、涡轮盘等零部件。

物理及化学性能

2.1 热性能

熔化温度范围：熔点1400℃。

2.2 密度

密度：p=8.20g/cm³。

2.3 电性能与磁性能

电性能：合金无磁性。

2.4 化学性能

合金在1040℃以下表现出良好的抗氧化性和耐腐蚀性，而在1040℃以上易产生晶间氧化。

4. 组织结构

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

合金的主要强化相为Y-Ni；(Al、Ti)，在晶内以大小不同的方形颗粒状析出，晶界也可见到这种形状的Y相。碳化物在晶界呈不连续的链状析出。

5. 工艺性能与要求

5.1 成形性能

合金在锻造过程中容易产生内裂，不允许重锤打击，低温倒棱。钢锭装炉温度不高于700℃，最终加热温度为1150℃±10℃，开锻温度不低于1060℃，终锻温度不低于950℃。轧制加热温度为1160℃，终轧温度不低于950℃。冷拔材在最终中间退火后应进行8%～12%的冷变形。

5.2 焊接性能

合金在固溶状态下可进行惰性气体保护钨极电弧焊和闪光对焊。

5.3 零件热处理工艺

零件的热处理工艺按照相应的材料技术标准的热处理制度进行。

5.4 表面处理工艺

5.5 切削加工与磨削性能

GH90在固溶处理状态下具备良好的机械加工性能，在时效处理后可使用坚硬刀具进行规定的慢速加工。