高溫合金鋼鍛造工藝有何特點

鍛造溫度區間窄(一般為100℃左右)，

所以其停鍛溫度要求不低于950℃

同時，

高溫合金在變形溫度下有較高的變形抗力和強化傾向，

變形程度和變形速度越大、變形溫度越低，

其變形抗力越高。鎳基合金的變形抗力一般為合金結構鋼的3～

4倍。為了防止鍛件粗晶，既要使變形均勻，

又要使變形程度不致進入臨界變形程度的范圍

除控制鍛造溫度外，應避免重錘連擊，

因為單錘變形量過大引起的劇烈變形熱效應可能造成鍛件局部粗晶，

因此在一火成形的前提下保持適宜的錘擊間隔是控制鍛件粗晶的重要途徑。

高溫合金都有哪些用途

高溫合金分類：

一、變形高溫合金

變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。

固溶強化型合金：使用溫度范圍為900～1300℃，最高抗氧化溫度達1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

時效強化型合金

使用溫度為-253～950℃，一般用于制作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件。制作渦輪盤的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗疲勞性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服強度達1000MPa；制作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大于40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

二、鑄造高溫合金

鑄造高溫合金是指可以或只能用鑄造方法成型零件的一類高溫合金。其主要特點是：

1. 具有更寬的成分范圍 由于可不必兼顧其變形加工性能，合金的設計可以集中考慮優化其使用性能。如對于鎳基高溫合金，可通過調整成分使’含量達60%或更高，從而在高達合金熔點85%的溫度下，合金仍能保持優良性能。

2. 具有更廣闊的應用領域 由于鑄造方法具有的特殊優點，可根據零件的使用需要，設計、制造出近終形或無余量的具有任意復雜結構和形狀的高溫合金鑄件。

根據鑄造合金的使用溫度，可以分為以下三類：

第一類：在-253～650℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在很大的范圍溫度內具有良好的綜合性能，特別是在低溫下能保持強度和塑性均不下降。如在航空、航天發動機上用量較大的K4169合金，其650℃拉伸強度為1000MPa、屈服強度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa應力下的持久壽命為200小時。已用于制作航空發動機中的擴壓器機匣及航天發動機中各種泵用復雜結構件等。

2. 第二類：在650～950 ℃使用的等軸晶鑄造高溫合金 這類合金在高溫下有較高的力學性能及抗熱腐蝕性能。例如K419合金，950℃時，拉伸強度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小時的持久強度極限大于230MPa。這類合金適于用航空發動機渦輪葉片、導向葉片及整鑄渦輪。

第三類： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金 這類合金在此溫度范圍內具有優良的綜合性能和抗氧化、抗熱腐蝕性能。例如DD402單晶合金，1100℃、130MPa的應力下持久壽命大于100小時。這是國內使用溫度最高的渦輪葉片材料，適用于制作新型高性能發動機的一級渦輪葉片。

隨著精密鑄造工藝技術的不斷提高，新的特殊工藝也不斷出現。細晶鑄造技術、定向凝固技術、復雜薄壁結構件的CA技術等都鑄造高溫合金水平大大提高，應用范圍不斷提高。

三、粉末冶金高溫合金

采用霧化高溫合金粉末，經熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經鍛造成型的生產工藝制造出高溫合金粉末的產品。采用粉末冶金工藝，由于粉末顆粒細小，冷卻速度快，從而成分均勻，無宏觀偏析，而且晶粒細小，熱加工性能好，金屬利用率高，成本低，尤其是合金的屈服強度和疲勞性能有較大的提高。

FGH95粉末冶金高溫合金，650℃拉伸強度1500MPa；1034MPa應力下持久壽命大于50小時，是當前在650℃工作條件下強度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。粉末冶金高溫合金可以滿足應力水平較高的發動機的使用要求,是高推重比發動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的選擇材料。

四、氧化物彌散強化（ODS）合金

是采用獨特的機械合金化(MA)工藝，超細的(小于50nm)在高溫下具有超穩定的氧化物彌散強化相均勻地分散于合金基體中，而形成的一種特殊的高溫合金。其合金強度在接近合金本身熔點的條件下仍可維持，具有優良的高溫蠕變性能、優越的高溫抗氧化性能、抗碳、硫腐蝕性能。

目前已實現商業化生產的主要有三種ODS合金：

MA956合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位。可用于航空發動機燃燒室內襯。

MA754合金 在氧化氣氛下使用溫度可達1250℃并保持相當高的高溫強度、耐中堿玻璃腐蝕。現已用于制作航空發動機導向器環和導向葉片。

MA6000合金 在1100℃拉伸強度為222MPa、屈服強度為192MPa；1100℃，1000小時持久強度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發動機葉片。

五、金屬間化合物高溫材料

金屬間化合物高溫材料是近期研究開發的一類有重要應用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎性研究、合金設計、工藝流程的開發以及應用研究已經成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術、韌化和強化、力學性能以及應用研究方面取得了令人矚目的成就。

Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高溫高強度、高鋼以及優異的抗氧化、抗蠕變等優點，可以使結構件減重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蝕性能，在中溫（小于600℃）有較高強度，成本低，是一種可以部分取代不銹鋼的新材料。

GH4169高溫合金的GH4169 應用概況與特殊要求

GH4169高溫合金

GH4169特性及應用領域概述：

該合金在-253～700℃溫度范圍內具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業及擠壓模具中，在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用。

GH4169相近牌號：

Inconel 718、UNS NO7718(美國)、NC19FeNb(法國)、W.Nr.2.4668(德國)

GH4169其他軍標標準：

GJB 2611A 航空用高溫合金冷拉棒材規范

GJB 2612 焊接用高溫合金冷拉絲材規范

GJB3318A 航空用高溫合金冷軋帶材規范

GJB 3527 彈簧用高溫合金冷拉絲材規范

GJB 5280 航空發動機用高溫合金盤形鍛件規范

GJB 5301 航空發動機用高溫合金環形件規范

GJB 712A 航天用GH4169高溫合金鍛制圓餅規范

HB/Z 140 航空用高溫合金熱處理工藝

Q/5B 4040優質GH4169合金鍛件

Q/3B 4048 (Q/5B 4029、撫高新13、協上五高22、C3S280)優質GH4169合金棒材

Q/3B 4056 (Q/5B 4009、撫高新11、協上五高24)高強GH4169合金壓氣機盤鍛件

Q/3B 4054 (RJTO-10、撫高新10、協上五高23)直接時效GH4169合金壓氣機盤、渦輪盤鍛件

Q/3B 4050 (Q/5B 4037、撫高新9、協上五高32) GH4169合金厚板、薄板和帶材

Q/3B 4052 GH4169 合金毛細管材

GH4169熱處理制度：

摘自HB/Z 140、GJB 712A、GJB 5301、Q/3B 4052 和Q/3B 4054,分標準熱處理和直接時效處理兩種。

標準熱處理

a)盤形鍛件、環形件,(950~980)℃+10℃X1h/OQ(或AC、或 WQ)+720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃+10℃X8h/AC, HB 461~341;

b)航天用鍛制圓餅,(950~1010)℃士10℃X1h/AC+720℃+10℃ X8h/FC(50℃/h)→620℃+10℃X8h/AC(或 FC);

c)絲材,955℃士10℃ 1h/AC+720℃ 士10℃ 8h/FC(50℃ 士10℃/h)→620℃士5℃X(7~8) h/ AC ，HRC≥ 32

d)棒材和鍛件,(950~980)℃士10℃X1h/AC+720℃+5℃ X 8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士5℃X8h / AC, HB ≥346;

e)板材、焊接件:

制度I:(940~960)℃/AC+(710~730)℃X(8~8.5)h/FC(50℃士10℃/h)→(615~620)℃X(8~8.5)h/AC,其中固溶保溫時間: (d)≤3mm, (25~30) min; (d)3mm~5mm, (30~35) min;

制度I:中間退火,(940~960)℃X(15~20)min/AC;

f)管材,955℃士10℃ X30min/AC(或風冷)+720℃士10℃X8h/FC(50℃土10℃/h)→620℃士10℃,使總保溫時間不少于18h,空冷或風冷。

直接時效處理

盤形鍛件直接時效制度:720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士10℃X8h/AC。

GH4169?金相組織結構：

該合金標準熱處理狀態的組織由基體'、"、、NbC相組成。

GH4169工藝性能與要求：

1、因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關。

2、為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm。

3、經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關。

5、合金具有滿意的焊接性能，可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接。

GH4169主要規格:

GH4169無縫管、GH4169鋼板GH4169、圓鋼、GH4169鍛件、GH4169法蘭、GH4169圓環、GH4169焊管、GH4169鋼帶、GH4169直條、GH4169絲材及配套焊材、GH4169圓餅、GH4169扁鋼、GH4169六角棒、GH4169大小頭、GH4169彎頭、GH4169三通、GH4169加工件、GH4169螺栓螺母、GH4169緊固件。

GH3218化學成分

高溫合金GH3218性能

高溫合金鍛件主要用于制造燃氣渦輪發動機的重要零件，如渦輪葉片、承力環、火焰筒安裝座等。此類零件不僅要求具有很高的高溫性能和良好的疲勞性能，而且要求具有抗氧化、抗腐蝕性能和一定的塑性。

高溫合金鍛件的鍛造特點是：

1.塑性低

高溫合金GH3218成分由于合金化程度很髙，具有組織的多相性且相成分復雜，因此，工藝塑性較低。特別是在高溫下，當含有s、Pb、Sn等雜質元素時，往往削弱了晶粒間的結合力而引起塑性降低。

高溫合金一般用強化元素鋁、鈦的總含量來判斷塑性高低，當總含量≥6%時，塑性將很低。鎳基高溫合金的工藝塑性比鐵基高溫合金低。高溫合金的工藝塑性對變形速度和應力狀態很敏感。有些合金鑄錠和中間坯料需采用低速變形和包套鐓粗，包套乳制，甚至包套擠壓才能成形。

2.變形抗力大

由于高溫合金成分復雜，再結晶溫度髙，再結晶速度慢，在變形溫度下具有較高的變形抗力和硬化傾向。變形抗力一般為普通結構鋼的4~7倍。

3.鍛造溫度范圍窄

高溫合金與碳鋼相比，熔點低，加熱溫度過高容易引起過熱、過燒。若停鍛溫度過低，則塑性低、變形抗力大，且易產生冷熱混合變形導致鍛件產生不均勻粗晶。因此，高溫合金鍛造溫度范圍很窄，一般才200℃左右。而鎳基耐熱合金的鍛造溫度范圍更窄，多數在100~150℃,有的甚至小于100℃。

4.導熱性差

高溫合金低溫的熱導率較碳鋼低得多，所以，一般在700~800℃范圍需緩慢預熱，否則會引起很大的溫度噸力，使加熱金屬處于脆性狀態。

常用的鍛造加熱方法和設備？

主要是煤加熱和液化氣加熱。

根據你鍛造產品的材料牌號和技術要求，正常分以下幾種：

1、軍工鍛件、高溫合金鍛件、有色金屬鍛件。

采用電阻爐加熱，優點是爐溫均勻性好，控溫準確，可以走表盤。

2、大型鍛件、液壓機鍛件。

采用天然氣或其他液化汽爐加熱，優點是效率較高，成本相對較低。

3、小型、普通黑色金屬鍛件。

采用煤或半煤氣發生爐或其他生物燃料爐加熱，優點是成本低，但不環保生物燃料爐加熱，優點是成本低，但不環保。

鍛造加熱設備種類很多，分類標準也不相同。

按使用能源形式不同可分為：燃料加熱路和電加熱爐 按爐膛內溫度分布不同分為：室狀爐和連續爐 按坯料加熱的氧化程度不同分為：少無氧化加熱爐與普通加熱爐等。 此外還可以按爐底的機械化程度、爐子的結構形式區分。

高溫合金GH4169和K4169為同一牌號，但其中GH與K有沒啥說法？

GH4169變形高溫合金，K4169是鑄造高溫合金

GH4169特性及應用領域概述：

該合金在-253～700℃溫度范圍內具有良好的綜合性能,650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位,并具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業及擠壓模具中，在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用。

GH4169相近牌號：

Inconel 718、UNS NO7718(美國)、NC19FeNb(法國)、W.Nr.2.4668(德國)

GH4169其他軍標標準：

GJB 2611A 航空用高溫合金冷拉棒材規范

GJB 2612 焊接用高溫合金冷拉絲材規范

GJB3318A 航空用高溫合金冷軋帶材規范

GJB 3527 彈簧用高溫合金冷拉絲材規范

GJB 5280 航空發動機用高溫合金盤形鍛件規范

GJB 5301 航空發動機用高溫合金環形件規范

GJB 712A 航天用GH4169高溫合金鍛制圓餅規范

HB/Z 140 航空用高溫合金熱處理工藝

Q/5B 4040優質GH4169合金鍛件

Q/3B 4048 (Q/5B 4029、撫高新13、協上五高22、C3S280)優質GH4169合金棒材

Q/3B 4056 (Q/5B 4009、撫高新11、協上五高24)高強GH4169合金壓氣機盤鍛件

Q/3B 4054 (RJTO-10、撫高新10、協上五高23)直接時效GH4169合金壓氣機盤、渦輪盤鍛件

Q/3B 4050 (Q/5B 4037、撫高新9、協上五高32) GH4169合金厚板、薄板和帶材

Q/3B 4052 GH4169 合金毛細管材

GH4169熱處理制度：

摘自HB/Z 140、GJB 712A、GJB 5301、Q/3B 4052 和Q/3B 4054,分標準熱處理和直接時效處理兩種。

標準熱處理

a)盤形鍛件、環形件,(950~980)℃+10℃X1h/OQ(或AC、或 WQ)+720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃+10℃X8h/AC, HB 461~341;

b)航天用鍛制圓餅,(950~1010)℃士10℃X1h/AC+720℃+10℃ X8h/FC(50℃/h)→620℃+10℃X8h/AC(或 FC);

c)絲材,955℃士10℃ 1h/AC+720℃ 士10℃ 8h/FC(50℃ 士10℃/h)→620℃士5℃X(7~8) h/ AC ，HRC≥ 32

d)棒材和鍛件,(950~980)℃士10℃X1h/AC+720℃+5℃ X 8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士5℃X8h / AC, HB ≥346;

e)板材、焊接件:

制度I:(940~960)℃/AC+(710~730)℃X(8~8.5)h/FC(50℃士10℃/h)→(615~620)℃X(8~8.5)h/AC,其中固溶保溫時間: (d)≤3mm, (25~30) min; (d)3mm~5mm, (30~35) min;

制度I:中間退火,(940~960)℃X(15~20)min/AC;

f)管材,955℃士10℃ X30min/AC(或風冷)+720℃士10℃X8h/FC(50℃土10℃/h)→620℃士10℃,使總保溫時間不少于18h,空冷或風冷。

直接時效處理

盤形鍛件直接時效制度:720℃土10℃X8h/FC(50℃士10℃/h)→620℃士10℃X8h/AC。

GH4169?金相組織結構：

該合金標準熱處理狀態的組織由基體'、"、、NbC相組成。

GH4169工藝性能與要求：

1、因GH4169合金中鈮含量高,合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關。

2、為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm。

3、經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關。

5、合金具有滿意的焊接性能，可用氬弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接。

GH4169主要規格:

GH4169無縫管、GH4169鋼板GH4169、圓鋼、GH4169鍛件、GH4169法蘭、GH4169圓環、GH4169焊管、GH4169鋼帶、GH4169直條、GH4169絲材及配套焊材、GH4169圓餅、GH4169扁鋼、GH4169六角棒、GH4169大小頭、GH4169彎頭、GH4169三通、GH4169加工件、GH4169螺栓螺母、GH4169緊固件。

K4169等軸晶鑄造高溫合金

K4169概述：

K4169是鎳基沉淀硬化型等軸晶鑄造高溫合金，以＂相為主要強化相、＇相為輔助強化相。合金在很寬的中、低溫度范圍（-253℃~700℃）內具有較高的強度和塑性，優良的耐腐蝕和耐輻照性能，以及良好的焊接和成形性能，并具有較好的抗應變時效裂紋的性能。

K4169相近牌號：

Inconel718C（美）

K4169物理性能：

熔點：1243℃~1359℃；

密度：=8.22g/cm3；

膨脹系數：20~800℃：16.8╳10-6℃-1；

室溫硬度（標準熱處理）：HRC34~42

K4169力學性能：

20℃：屈服強度935Mpa，延伸率16.0%；

700℃：屈服強度680Mpa，延伸率12.0%。

高溫持久：700℃，420Mpa大于760h，580Mpa大于20h。

K4169主要應用：

該合金應用于650℃以下工作的結構部件，廣泛應用于航空、航天發動機、核反應堆以及石油化工領域，目前已用于制作航空發動機燃燒室前置擴壓器、承力環等十幾種精密鑄件，航空發動機泵體機匣等精密鑄件。

K4169主要規格：

K4169圓棒

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