GH93镍基变形高温合金
牌号：GH93（GH4093）
美国牌号：Nimonic93
法国牌号：NCK2OTA
一、GH93高温合金概述
GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好，蓝东实业可以供应板材、棒材和锻件。
1.1GH93材料牌号GH93（GH4093）。
1.2GH93相近牌号Nimonic93(英国),NCK2OTA(法国）。
1.3GH93材料的技术标准
1.4GH93化学成分见表1-1。
表1-1%
C
Cr
Ni
Co
Al
Ti
Fe
B
Mn
Si
P
S
Cu
Pb
≤0.13
18.0～21.0
余量
15.0～21.0
1.0～2.0
2.0～3.0
≤1.00
≤0.02
≤1.00
≤1.00
≤0.015
≤0.015
≤0.20
≤0.0025
注：B按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5GH93热处理制度1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6GH93品种规格与供应状态可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7GH93熔炼与铸造工艺真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8GH93应用概况与特殊要求该合金制造的航空发动机部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、GH93物理及化学性能
2.1GH93热性能
2.1.1GH93熔化温度范围1360～1390℃。
2.1.2GH93热导率见表2-1。
表2-1
θ/℃
20
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
λ/(W/(m.℃))
11.47
12.77
14.44
15.99
17.54
18.97
20.64
22.32
23.99
25.83
27.88
2.1.3GH93比热容见表2-2。
表2-2
θ/℃
20
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
c/(J/(kg.℃))
446
467
494
520
547
572
600
626
652
679
706
2.1.4GH93线膨胀系数见表2-3。
表2-3
θ/℃
16～100
16～200
16～300
16～400
16～500
16～600
16～700
α/10-6℃-1
11.91
12.97
13.52
14.10
14.49
14.99
15.61
2.2GH93密度ρ=8.19g/cm3。
2.3GH93电性能
2.4GH93磁性能合金无磁性。
2.5GH93化学性能
2.5.1GH93抗氧化性能在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2GH93耐腐蚀性能合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4
θ/℃
700
800
900
氧化速率/(g/(m2.h))
0.0398
0.0236
0.1435
注：试验方法按YB48-1964。
三、GH93力学性能
3.1GH93技术标准规定的性能见表3-1。
3.1.1GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1
品种
拉伸性能
HBS
持久性能
θ/℃
σb/MPa
σP0.2/MPa
δ5/%
θ/℃
σ/MPa
t/h
δ5/%
不小于
不小于
锻材
轧材
20
1080
685
20
290
700
815
588
294
30
30
5
7
表3-2
品种
统计数
σb/MPa
σP0.2/MPa
A
B
S
A
B
S
锻材
轧材
100
100
1115
1140
1155
1185
1080
1080
700
725
740
765
685
685
注：长城钢厂三分厂（上海蓝东实业特种合金中心）数据。
四、GH93组织结构
4.1GH93相变温度γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2GH93时间-温度-组织转变曲线
4.3GH93合金组织结构在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。
五、GH93工艺性能与要求
5.1GH93成形性能该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不于1000℃。
5.2GH93焊接性能板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。
5.3GH93件热处理工艺涡轮盘坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效处理，也可以用饼坯经热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。
5.4GH93表面处理工艺涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5GH93切削加工与磨削性能该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
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