GH5605-HAYNES25-L605鈷基合金

 江蘇九銘特鋼有限公司是一個(gè)集研究,、開發(fā),、生產(chǎn)特種合金材料。公司專業(yè)生產(chǎn)各種合金材料，如高溫合金（GH4145,、GH4169,、GH3030、GH3128,、GH2132,，In718）、耐蝕合金（Incoloy800H,、Incoloy825,、Inconel600、Inconel625,、904L）,、精密合金（4J36、4J29,、1J79）,。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油化工、電站脫硫,、航空航天,、艦船、工業(yè)閥門,、通訊電子等行業(yè),，從材料性能使用角度，為應(yīng)用領(lǐng)域的高溫,、高壓,、腐蝕、磨損,、疲勞,、蠕變等環(huán)境，提供科學(xué)的解決方案和優(yōu)良的產(chǎn)品服務(wù),。

一,、概述

GH5605是以20Cr和15W固溶強(qiáng)化的鈷基高溫合金，在815℃以下具有中等的持久和蠕變強(qiáng)度,，在1090℃以下具有優(yōu)良的抗氧化性能,，同時(shí)具有滿意的成形、焊接等工藝性能,。適用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和導(dǎo)向葉片等要求中等強(qiáng)度和優(yōu)良的高溫抗氧化性能的熱端高溫零部件,。也可在航天發(fā)動(dòng)機(jī)和航天飛機(jī)上使用?？缮a(chǎn)供應(yīng)各種變形產(chǎn)品,，如薄板,、中板、帶材,、棒材,、鍛件、絲材以及精密鑄件,。

 GH5605-HAYNES25-L605鈷基合金

1.1 GH5605材料牌號(hào) GH5605,。

1.2 GH5605相近牌號(hào) L605,HS25,WF-11,AlS1670,UNSR30605(美國)、KC20WN(法國),。

1.3 GH5605材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)    

WS9 7053-1996 《GH5605合金熱軋板材,、冷軋薄板和帶材》

Q/5B 4021-1992 《GH5605合金環(huán)形鍛件技術(shù)條件》

Q/5B 4031-1992 《GH5605合金棒材》

Q/5B 4032-1992 《GH5605合金帶材》

Q/5B 4033-1992 《GH5605合金帶材（硬態(tài)）》

Q/5B 4059-1992 《GH5605高溫合金冷拉焊絲》

1.4 GH5605化學(xué)成分  見表1-1。

1.5 GH5605熱處理制度 板材,、帶材：1175～1230℃,快速冷卻,；環(huán)形件：1175～1230℃，保溫不少于15min,水冷或快速空冷,；棒材（機(jī)加工用）：1175～1230℃,快速冷卻,。

1.6 GH5605品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)δ≤14mm的熱軋中板、δ≤4mm的冷軋板材,、δ0.05～0.80mm的冷軋帶材,、δ0.20～0.80mm的冷硬帶材、d0.2～10.0mm的焊絲,、d≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環(huán)形件,。中板和薄板經(jīng)固溶、堿酸洗,、切邊后供應(yīng),；帶材經(jīng)固溶、堿酸洗,、切邊后成卷供應(yīng),；冷硬帶材經(jīng)固溶、冷軋,、退火,、拋光和切邊后供應(yīng)；焊絲以硬態(tài),、半硬態(tài),、固溶加酸洗、光亮固溶處理狀態(tài)成盤交貨,，也可以直條交貨,；環(huán)形件經(jīng)固溶處理粗加工或除氧化皮后供應(yīng)；機(jī)加工用棒材經(jīng)退火后酸洗或磨光后供應(yīng),，熱加工用棒材可經(jīng)退火并磨光后交貨,。

1.7 GH5605熔煉與鑄造工藝 合金采用電弧爐或非真空感應(yīng)爐熔煉后再經(jīng)電渣重熔，或采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔,。

1.8 GH5605應(yīng)用概況與特殊要求 主要在引進(jìn)機(jī)種上使用,，用于制造導(dǎo)向葉片、渦輪外環(huán),、外壁,、渦流器、封嚴(yán)片等高溫零部件,。該合金對(duì)硅含量很敏感,，硅可促使合金在760～925℃之間暴露時(shí)形成Co2W型L相，從而使合金的室溫塑性下降,，因此合金中的硅含量應(yīng)控制小于0.4%,。

二、GH5605物理及化學(xué)性能

2.1 GH5605熱性能                                        

2.1.1 GH5605熔化溫度范圍  1330～1410℃[1],。

2.1.2 GH5605熱導(dǎo)率  見圖2-1,。

2.1.3 GH5605比熱容 合金于20～100℃時(shí)的比熱容c=377J/(kg·℃)[1,2,3]。

2.1.4 GH5605線膨脹系數(shù) 見表2-1,。

2.2 GH5605密度 ρ=9.13g/cm3[1,3],。                                     

2.3 GH5605電性能 

2.3.1 GH5605不同溫度的電阻率見表2-2。

2.3.2 GH5605冷加工量為25%的合金在低溫下的電阻率見圖2-2,。

2.5 GP605化學(xué)性能 

2.5.1 GP605抗氧化性能

2.5.1.1 GP605合金適合在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪的環(huán)境中工作,，在間斷式條件下工作時(shí)抗氧化和碳化的低溫度為870℃，在空氣條件下連續(xù)工作時(shí)可耐1090℃的高溫,。合金也可在海洋氣氛中工作,。

2.5.1.2 GP605在760～1200℃的靜止空氣中作抗氧化試驗(yàn)時(shí)的氧化增重見圖2-3。

2.5.1.3 GP605在靜止空氣中作抗氧化試驗(yàn)時(shí)的氧化深度見表2-3,。

① 500h,3000h用的試樣為直徑6.35～12.7mm的圓試樣,，其余試樣為厚1.5～2.0mm的試片。

② 總深度為氧化皮加上沿晶氧化或合金貧化層深度中的較大者,。

③ 括號(hào)中為剝落的氧化皮深度,。

2.5.1.4 GP605由d12.7mm的棒材加工的楔形試樣，在爐中1090℃的靜止空氣中加熱3min,，在空氣中冷卻不少于3min,。循環(huán)試驗(yàn)總共為2000周（在高溫下時(shí)間為100h）；另一組試樣在旋轉(zhuǎn)式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗(yàn),，轉(zhuǎn)速為1000r/min,，在溫度為1090℃的0.3馬赫數(shù)的燃燒產(chǎn)物中保持3min，然后以0.7馬赫數(shù)的冷空氣吹3min,，試驗(yàn)后試樣的重量變化見圖2-4,。

2.5.1.5 GP605GP605,、GP188和GP536三種合金的楔形試樣，在爐中的高溫靜止空氣中在溫度下試驗(yàn)1h后,，在空氣中冷卻不小于40min,，總的循環(huán)次數(shù)為100周；另一組試樣在旋轉(zhuǎn)式的燃燒裝置中作循環(huán)試驗(yàn),，轉(zhuǎn)速為1000r/min,，在溫度下于0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中保持1h，然后以0.7馬赫的冷空氣吹3min,，交替試驗(yàn)100周后試樣的重量損失見圖2-5,。

2.5.1.6 GP605退火的板材在燃?xì)馑俣葹?1～85m/s、空氣：燃料=45:1～55:1的燃燒試驗(yàn)裝置中,，試樣在試驗(yàn)時(shí)以30r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),，并每隔30min在加熱至試驗(yàn)溫度后，用冷空氣吹冷至260℃以下,，如此在870～1040℃分別循環(huán)試驗(yàn)100h后的動(dòng)態(tài)氧化試驗(yàn)結(jié)果見圖2-6,。

2.5.1.7 GP605固溶處理的δ0.25～0.51mm板材在壓力為1103Pa的空氣中于980℃靜態(tài)長期暴露后的氧化特征見圖2-7。

2.5.2 GP605耐腐蝕性能

2.5.2.1 GP605GP605合金在含1%硫的柴油和含5-6海鹽的空氣中于870～1040℃下在燃燒裝置上作動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果見圖2-8,。GP605,、GP536等5種合金板材，在燃?xì)馑俣葹?m/s,，燃燒空氣種含5-6或5-5海鹽,，N0.2號(hào)燃油中含0.3%～0.45%硫，空氣-油的比例為30:1,，試驗(yàn)中試樣旋轉(zhuǎn),，并每隔1h試樣從900℃用冷空氣吹冷至260℃以下，如此在燃燒裝置上循環(huán)試驗(yàn)200h后的動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見圖2-9,。

三,、GP605力學(xué)性能

GP605技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能 見表3-1。

四,、GP605組織結(jié)構(gòu)

4.1 GP605相變溫度                                       

4.2 GP605時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 見圖4-1（合金經(jīng)1225℃,，30min，水冷處理）,。

4.3 GP605合金組織結(jié)構(gòu) 合金經(jīng)時(shí)效后可析出一些碳化物和金屬間化合物,，包括M7C3、M23C6,、M6C,、α-Co3W、β-Co3W,、L-Co2W和μ-Co7W6,。合金在800℃時(shí)效時(shí)析出順序?yàn)?M7C3),、M23C6、M6C,、L-Co2W和μ-Co7W6,。700℃時(shí)效時(shí)析出順序?yàn)?M7C3)、M23C6,、M6C、(α-Co3W),、β-Co3W和L-Co2W,。在800℃和更高溫度時(shí)效時(shí)，時(shí)效硬化主要是由于析出M23C6,、M6C和L-Co2W相,。在700℃或更低溫度時(shí)效，主要析出碳化物和β-Co3W,。α-Co3W為有序面心立方體結(jié)構(gòu),，與基體共格，在長期時(shí)效后轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蛎芘帕降?beta;-Co3W,，使合金強(qiáng)化,。

五、GP605工藝性能與要求

5.1 GP605成形性能 合金具有滿意的冷熱成形性能,。熱加工溫度范圍為1200～980℃,，鍛造溫度應(yīng)足夠高以減少晶界碳化物，也應(yīng)足夠低以控制晶粒度,，適宜的鍛造溫度約為1170℃,。鍛造時(shí)應(yīng)注意防止角裂。加熱爐氣氛應(yīng)為中性或弱氧化性,。加熱保溫時(shí)間約每25mm厚度1h,，鍛造后可以速度冷卻。合金固溶狀態(tài)了進(jìn)行各種冷成形工序,，但要求采用功率較大的成形設(shè)備,。由于合金冷作硬化速度較大，冷成形時(shí)需要進(jìn)行多次中間退火,，在板材和其他產(chǎn)品成形時(shí),，在230℃進(jìn)行加熱時(shí)有益的。  

5.2 GP605焊接性能 合金可用熔焊,、電阻焊惡化釬焊等方法進(jìn)行連接,。熔焊時(shí)可采用手工或自動(dòng)的惰性氣體保護(hù)電話很難，采用較小的能量輸入,，以鎢極或HGP605焊絲作電極,。不推薦采用埋弧焊,，以免引起大晶粒和脆化。應(yīng)在固溶狀態(tài)而不在冷加工狀態(tài)進(jìn)行熔焊,。焊后需進(jìn)行快速冷卻,，進(jìn)行焊后退火，以消除在760～980℃可能產(chǎn)生的脆化,。 

5.3 GP605零件熱處理工藝 推薦下列固溶處理工藝,。

鍛棒和鍛件：1230℃，水冷,；

中板：1200℃,，水冷；

薄板和帶材：1175～1200℃,，水冷或快速空冷,。

保溫時(shí)間約為每25mm后1h，但至少15mm,。

鉚釘應(yīng)在1160～1190℃固溶處理10～20min,，隨后水冷或快速冷卻。

固溶處理的材料冷加工后可在480～650℃時(shí)效4～16h（在600℃時(shí)效4h）,，可提高980℃以下的持久蠕變強(qiáng)度,。適宜的冷加工量為15%～45%。

5.4 GP605表面處理工藝 固溶處理時(shí)生成的表面氧化皮可用吹砂或堿酸洗方法消除,。堿酸洗工藝如下：①浸入370℃的氫氧化物溶液中15min,；②浸入60～70℃的8%～12%的硫酸中10～15min；③浸入溫度為50～70℃的12%～15%的硝酸＋1%～3%的混合溶液中15min,。每次工序后應(yīng)在水中沖洗干凈,。

5.5 GP605切削加工與磨削性能 合金可滿意地進(jìn)行切削和磨削加工。