GH4738高温合金材质介绍

1.1 概述

GH4738合金是以 γ'相强化的 Ni-Co-Cr 基变形高温合金，使用温度低于815°C。起源于美国 20 世纪 50 年代，在国外被广泛用于制造航空发动机涡轮盘和涡轮叶片。通过降低 C 含量、提高 Al+Ti 含量增加γ'相的含量，进而提高合金的强度；降低夹杂物形成元素 S 和 O 的含量，提高了合金纯净度，显著提高合金的疲劳性能。主要产品有冷轧和热轧薄板、管材、带材、线材和锻件、铸件和螺栓紧固件。

1.2 应用概况及特性

该合金在760℃～870℃具有较高的屈服强度和抗疲劳性；在870℃以下的燃气轮机气氛中具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能；加工塑性好，结构和性能稳定。合金已用于制作航空发动机的涡轮盘、叶片和密封环件等，以及烟气轮机叶片、涡轮盘和大型螺栓等。该合金在国外广泛应用于航空、航天、石油、化工及发电等设备旋转部件领域，如压气机叶片、涡轮盘、阀体、环形件和轴类等转动件。

1.3 材料牌号GH4738(GH864、GH738)。

1.4 相近牌号Waspaloy（美），NC20K14（法）

1.5 熔炼工艺

采用真空感应炉十真空电弧（或自耗炉）重熔、或真空感应炉＋电渣重熔、或真空感应炉＋电渣重熔＋真空电弧重熔熔炼工艺。

1.6化学成分

实验研究用GH4738合金棒材在不同加热温度下的晶粒长大行为和相再溶解规律；并测定了合金在不同锻造温度下的热塑性。结果表明：
1）γ相和碳化物的再溶解都加速了GH4738合金的晶粒长大速度，从而形成了温度在1020℃和1140℃左右的两个晶粒尺寸拐点。
2）GH4738合金在锻造温度低于1040℃时，热塑性显着下降。
3）为获得晶粒组织细的盘形锻件，并保证锻件在锻造时不开裂，锻造温度应选择在1040～1140℃，并尽可能接近下限。锻前加热时增加1020℃保温步骤，可避免锻件小变形区出现大晶体或混晶。

本章在各种工艺参数稳定的情况下,对实验GH4738合金的熔化温度、热膨胀系数、硬度、密度等物理性能及抗氧化性能进行全面测试;对不同温度的拉伸断裂性能、持久强度与时间的关系等进行分析研究;同时对700℃高温下,不同应力值的高温蠕变性能和600℃、700℃、750℃、800℃和850℃高周旋转弯曲疲劳极限等进行测试分析;并开展实验合金的焊接性能试验研究,以进一步完善该合金的全面研究工作。

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随着稀土元素含量的增加,GH4738合金中气体含量急剧下降.同时,这些元素又能和一些低熔点杂质生成密度较小的难熔化合物,故在冶炼GH4738过程中能综合地起到去气和去杂质的作用,消除有害杂质在晶界的不利作用,即通过净化晶界来提高热工艺塑性和热强性.然而,这些元素加入过量,由于它们本身的熔点低(如 Ce-804℃),或是像过量的硼能形成低熔点共晶产物,而起到了类似低熔点杂质的不利作用而降低合金性能.加入量一般小于0.01%.

GH4738镍具有较高的化学稳定性，在500℃以下几乎不氧化，常温下不易受潮气、水及某些盐类水溶液的浸蚀。钻和铁的kangyanghua性能都比镍差，但钴的抗热腐蚀能力比镍强（由于钴的硫化物熔点较高及硫在钴中的扩散较慢）。无论镍基、铁基或钴基高温合金均需加入铬以改善其kangyanghua耐蚀性，但由于镍、铁、钴基体元素特性的差别，一般镍基合金的抗yanghua耐蚀性，但由于镍、铁、钴基体元素特性的差别，一般镍基合金的抗yang化，而钴基合金却有更好的抗热腐蚀性。

我们来了解下GH4738镍基合金的详细资料：

GH4738是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金，具有良好的抗养化和耐腐蚀性能，在900℃以下有中等的chijiu和蠕变强度，冷、热加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空发动机的燃烧室部件和其他高温部件，在900℃以下长期使用，短时工作温度可达1080℃。供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件、环形件和精密铸件。

GH4738 热处理制度 板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和环形件检验试样：1175℃±15℃，空冷或更快冷却；带材：1065～1105℃，快速冷却。

GH4738 熔化温度范围 1295～1381℃。

GH4738密度 ρ=8.28g/cm3[1]。.

GH4738磁性能 合金无磁性。

GH4738焊接性能 该合金具有良好的焊接工艺性能，可采用氩弧焊、缝焊和点焊等方法进行焊接。氩弧焊时推荐采用HGH4738或HGH3113焊丝。

GH4738 应用概况与特殊要求 该合金在国外航空发动机和民用工业中获得了极为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和其他热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下长期使用后有部分的时效硬化现象。

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GH4738 热处理制度 材料标准规定的GH4738热处 理制度见下表；优质GH4738热处理制度为900℃±10℃，1～2h,油冷＋750℃±10℃，16h，空冷。

材料品种 热处理制度

棒材、圆饼 980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，12～16h,空冷

热轧板、冷轧板 980～1000℃，空冷＋700～720℃，12～16h，空冷

冷拉棒 980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷

环件毛坯 980～990℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷

冷镦用冷拉丝 980～1000℃，水冷或油冷＋700～720℃，16h,空冷

注:冷拉棒和冷拉丝标准规定，性能检验不合格时，可以不大于760℃时效16h，合格后交货。

GH4738降温冻结、合金化及浇注

GH4738精炼结束后,停电降温,直至熔池表面合金液冻结. 熔池冻结后,送电将冻结的膜冲开,送低功率按顺序依次加入C、Al、Ti、B.每次加料后应送大功率进行充分搅拌,使之成分均匀化,Ce在浇注前1~2min 时加入。

合金化结束后,停电降温,温度降至1400℃时,送电搅拌,借助于电磁搅拌把浮在合金液表面的杂质推向坩埚壁。当温度合适时即可浇注,浇注时应在带电和真空条件下进行。