GH6159高温合金「欧米伽金属」

概述：

GH6159是Co-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度在600°C以下。合金加入镍、铬和钼元素进行固溶强化、加入铝、钛元素形成弥散γ′沉淀强化相，同时通过冷变形诱发产生网状ε相阻止位错长程运动而使合金强化。合金的形变硬化率高，在室温和高温具有超高强度、良好的塑韧性以及高的抗应力腐蚀能力。该合金是目前600°C以下长期使用的强度、抗剪切能力最高，综合性能最好的发动机紧固件用高温合金。

GH159合金是在国外多相钴基高温合金（MP合金）的基础上发展起来的一种新型高强度多相钴基高温合金。它的主要特点是：利用冷变形首先在面心立方基体中诱发产生交叉网状分布的片状ε相来阻止位错的长程运动而产生强化，再经过时效处理析出弥散的Ni3X相补充强化。该合多金具有超高强度、良好的塑韧性和高的应力腐蚀抗力等综合性能，并且在650℃的高温下仍能保持其高强度的特性。该合金不仅可广泛用于航空发动机的高温紧固螺栓等零件，也可用于应力腐蚀环境下（如海洋大气环境）服役的飞机用超高强度紧固件。供应的主要品种是冷拉棒材。

GH159应用概况与特殊要求：

合金已用于制造先进航空发动机的封严盘和涡轮盘、高压压气机轴和高压涡轮轴连接的高承力螺栓，火箭发动机高承力螺栓，以及应力腐蚀环境下（如海洋环境）服役的超高强度螺栓等。

该合金在冶金生产时应严格控制冷拔变形得的道次变形量与其他工艺参数。合金主要是经过冷变形诱发产生大量网状分布的ε相进行强化。因此，对冷拔变形的工艺参数要严格控制。变形量过小，强度不足；变形量太大，强度升高，但塑性降低。实践证明，当冷变形量控制在下限时合金具有较好的综合性能。合金具有极好的抗缝隙腐蚀、抗应力腐蚀开裂以及抗氢脆能力。

材料牌号GH6159（GH159）。相近牌号MP159/UNS R30159/AMS 5842/AMS 5843（美）

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

C3S284高温紧固件用GH159合金冷拉棒材

Q/6S992高温紧固件用GH159合金冷拉棒材

协上五高28高温紧固件用GH159合金冷拉棒材

AMS5841B真空感应+真空自耗重熔，固溶热处理态19Cr-36Co-25Ni-7.0Mo-0.5Nb-2.9Ti-0.2A1-9.0Fe耐蚀耐热合金棒材

AMS5842B真空感应+真空自耗重熔，固溶处理与冷变形强化19Cr-36Co-25Ni-7.0Mo-0.5Nb-2.9Ti-0.2A1-9.0Fe耐蚀耐热合金棒材

GH6159熔炼工艺

采用真空感应炉+真空自耗重熔、或真空感应炉+电渣重熔+真空自耗重熔熔炼工艺。

热处理制度

摘自C3S284、Q/6S992、AMS5841B和AMS5842B,热轧棒和冷拔棒的标准热处理制度为:

a）热轧棒固溶处理：（1040-1050）°C±15°C*（4~8）h/WQ；

b）冷拔棒完全处理包括：固溶±冷拔±时效：

固溶处理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室温进行48%±1%的冷拔变形＋时效处理650～675℃，4～4.5h，空冷。

品种规格与供应状态

摘自C3S284、Q/6S992和AMS5841B。

主要规格: D5mm〜25mm冷拉棒材。

供应状态: 冷拉棒材以冷拔状态供应。

GH159熔炼与铸造工艺：

采用真空感应加真空电弧重熔的双联生产工艺。

GH159熔化温度范围 熔点1318℃

GH159密度：ρ=8.33g/cm3

GH159磁性能： 合金在25℃时的磁导率为1.00265

注：1、供应状态的棒材硬度要求HRC≥23。

2、供应状态的棒材经时效处理后，其拉伸、持久性能和硬度应符合表中规定的要求。当棒材的拉伸性能符合要求时，硬度实验结果不作为判断依据。

3、持久性能可在光滑-缺口组合试验上测定。试样不应在23h内断裂。试样光滑部分拉断后，其伸长率应符合表中规定的要求。

4、可在棒材相邻部位取样并分别加工的光滑和缺口持久试样上进行实验。试样不应在23h内断裂；光滑试样断裂后，应测定伸长率；缺口试样可不拉断。

5、持久实验可在高于965MPa的应力下进行，但实验过程中不能改变应力。实验结果应符合表中规定的要求。

6、经需方同意，在965MPa的应力下进行持久实验至23h后，可每隔8～10h递增应力35MPa，直至试样拉断。实验结果应符合表中规定的要求。

GH159相变温度：

γ＋ε两相区温度范围为540～700℃，540℃以下的γ相为亚稳态。

GH159合金组织结构：

合金在上临界温度（约700℃）以上为稳定的面心立方γ相，在下临界温度以下（约540℃）为稳定的密排六方ε相；两温度之间为γ＋ε的两相区。当合金从上临界温度冷却到室温时可保持亚稳定态的γ相。当在室温下进行冷变形时可诱发γ相到ε相的马氏体型转变。因此，合金经固溶处理后全部为亚稳定的γ相，在冷变形过程中部分γ相发生马氏体相变转变为稳定的ε相。所生成的ε相为薄片状，在面心立方的γ相晶粒内呈交叉网状分布。在随后的时效过程中又在亚稳定的γ相中析出Ni3X相

GH159成形性能：

(1)、GH159合金钢锭首先在1125～1180℃保温18～36h进行均匀化处理以减小组织偏析和脆性σ相形成。合金锻造开坯装炉温度不高于600℃，加热温度为1120℃±10℃，时间不小于4h。开锻温度不低于1050℃，终锻温度不低于950℃.合金热轧开坯装炉温度不高于700℃，加热温度为1130℃±10℃，保温30～60min。道次最大变形量不能超过20%。终轧温度不低于950℃。热轧后合金在1050～1070℃退火1h以得到均匀晶粒，便于后续冷变形加工。

(2)、GH159轧制棒材经固溶处理后，经碱、酸洗去氧化皮，再经表面涂层处理后，进行冷拔变形。冷拔变形量为48%±1%。

GH159焊接性能：

焊接性能同18-8型不锈钢，可用氩弧焊工艺（TIG工艺-钨极惰性气体保护焊）。

焊接速度 0.14m/min

电流 100～160A

电压 10V

GH159焊丝进给 0.36～0.56m/min

氩气流量 5～7L/min

GH159零件热处理工艺：

螺栓的热处理工艺为650～675℃，4h时效处理，空冷。

GH159表面处理工艺：

合金经局部感应加热热镦成螺帽后，表面再经冷搓丝加工螺纹。