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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。
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