GH4037鎳基高溫合金介紹

GH4037概述

GH4037是奧氏體型時效強化的鎳基合金，新增總量約4%的鋁、鈦生成γ’相進行時效強化，並加入較多的鎢、鉬進行固溶強化，還新增微量的硼強化晶界。該合金在850℃以下使用，具有高的熱強性、良好的綜合性能和組織穩定性，廣泛用於製造航空發動機渦輪工作葉片，在800-850℃以下長期使用。

GH4037技術標準

GJB 1953—1994《航空發動機轉動件用高溫合金熱軋棒材規範》

GB/T 14992—1994《高溫合金牌號》

HB 5189—1982《航空葉片用變形高溫合金棒材》

GH4037化學成分

GH4037熱處理制度

一次固溶1170-1180℃，2h，空冷+二次固溶 1050℃±10℃，4h，緩冷+時效 800℃±10℃，16h，空冷。

雙真空或真空感應+電渣重熔工藝熔鍊的合金棒材，一次固溶溫度應採用1170℃±10℃。

GH4037品種與供應狀態

棒材不經熱處理交貨，但表面應車光或磨光，供應的棒材直徑d20-55mn。也可供應熱軋扁材和鍛件。

GH4037熔鍊與鑄造工藝

合金採用非真空感應或電弧爐+電渣重熔工藝，或者採用真空感應熔鍊+真空自耗或電渣重熔工藝。

GH4037應用概況與特殊要求

該合金廣泛用於製造航空發動機在850℃以下工作的渦輪工作葉片，經長期使用考驗，使用效能良好。

合金中碳和矽的含量，應控制在適宜的範圍，否則會影響材料的效能，並使葉片在機加工過程中往往出現掉塊現象。合金在700℃左右有一定的缺口敏感性。

GH4037成形效能

合金具有良好的可鍛效能。鑄錠鍛造時，加熱溫度為1160℃，終鍛溫度不低於1000℃，開鍛時採用輕、快錘擊或小壓下量變形（10-15%），鑄造組織破碎後可逐漸增大變形量至35%-40%。

葉片模鍛大多在曲軸壓力機上進行。加熱溫度1150-1170℃，各火次終鍛溫度不低於1060℃。操作應迅速，從出爐至模鍛時間推薦為2s左右。在頂鍛模內模鍛時每一火次的總變形量為：鎖根部分約15%，葉尖部分約45%-50%；在終鍛模內模鍛時每一火次變形量為：鎖根部分約18%-20%，葉尖部分約30%-35%。

葉片坯料加熱時應控制爐內氣氛。在氧化氣氛中加熱時，將使坯料表層元素貧化（特別是碳和硼元素），推薦留單面加工餘量不小於1。2mm。在保護氣氛中加熱時，葉片表面加工餘量可以減少。

該合金葉片坯料，可以採用高速錘擠壓成形工藝，此時，應解決模鍛潤滑問題，並試驗確定擠壓的溫升情況，否則易造成不均勻粗晶、帶狀組織或表面裂紋。

GH4037軋製

軋製加熱溫度為1150-1180℃，開軋溫度高於1100℃，終軋溫度不低於1020℃。通常先將鑄錠鍛造（或軋製）至60-70mm，然後採用稜方-萬能-橢圓-圓孔型系統軋製棒材至所需規格。軋製速度不能過快，以防止開裂或由於溫度不均勻而造成端頭劈裂。

GH4037零件熱處理工藝

葉片熱處理時，需緩慢加熱，採用階梯式加熱曲線升溫至固溶溫度，控溫要 嚴格。為使葉片效能穩定，應特別注意二次固溶時的冷卻速度不能過快。

葉片機械加工之後，必要時為了消除表面層中的殘餘應力，最終成品零件應進行消除應力回火，其規範為：氬氣中於950℃加熱2h，在加熱箱內冷卻至700℃，然後空冷。隨後再經800℃，時效8h，空冷。經此規範處理後不僅可消除葉片表面殘餘應力，還可以改善缺口敏感性。

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