高溫合金GH/NS

GH4742高溫合金

材料：GH4742
交期：30天
描述：GH4742是Ni℃r℃o基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在800℃以下。合金在550℃~800℃范圍內具有高的持久和蠕變強度、良好的綜合性能，并具有較好的組織穩定性和耐蝕性能。適用于制作高應力下工作的渦輪盤、壓氣機盤、軸等高溫承力零部件。主要產品有熱軋和鍛制棒材、圓餅和鍛件等。
規格：板，棒，帶，線，管，可定制

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產品詳情

GH4742高溫合金

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1.1概述
GH4742是Ni℃r℃o基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度在800℃以下。合金在550℃~800℃范圍內具有高的持久和蠕變強度、良好的綜合性能，并具有較好的組織穩定性和耐蝕性能。適用于制作高應力下工作的渦輪盤、壓氣機盤、軸等高溫承力零部件。主要產品有熱軋和鍛制棒材、圓餅和鍛件等。
1.2應用概況及特性
合金已廣泛用于制造航空、航天發動機，以及船舶燃機高溫承力零部件，如高壓壓氣機盤、渦輪盤、封嚴篦齒盤以及承力環和緊固件等。
合金在800℃以下具有良好的抗氧化性能，在全天候條件下具有良好的耐腐蝕性能。
1.3材料牌號
GH4742(GH742)。
1.4相近牌號
略

1.5材料技術標準

GB/T14992高溫合金和金屬間化合物高溫材料的分類和牌號
遼新6-0026航天GH742合金渦輪盤鍛件技術條件
Q/GYB05012 GH4742合金熱軋和鍛制棒材標準
Q/GYB05022 GH4742合金鍛制圓餅標準
Q/GYB05026 GH4742合金模鍛件標準
1.6熔煉工藝
采用真空感應爐+真空電弧重熔、或真空感應爐+真空自耗重熔、或等離子電弧爐+真空電弧重熔、或真空感應爐+電子束重熔熔煉工藝。
1.7化學成分
摘自GB/T14992,雜質元素分析有區別的摘自遼新6-0026,見表1-1。

元素	C	Cr	Ni	Co	Mo	Al	Ti	Fe
質量分數/%	0.04~0.08	13.0~15.0	余	9.00~11.00	4.50~5.50	2.40~2.80	2.40~2.80	≤1.00
元素	Nb	B	Ce	La	Mn	Si	P	S
質量分數/%	2.40~2.80	≤0.010	≤0.010	≤0.100	≤0.40	≤0.30	≤0.015	≤0.010
注：遼新6-0026規定：殘留元素ω(V)和ω(W)各不超過0.2%,ω(Cu)不超過0.07%。

表1-1
1.8熱處理制度
摘自遼新6-0026,Q/GYB05012、Q/GYB05022和Q/GYB05026,標準熱處理制度有兩種：
制度1：(1090~1120)℃*8h/AC+85℃±10℃*6h/AC+780℃±10℃*(10~16)h/AC,適用于較高溫度下使用的零部件；
制度2：1080℃±10℃*8h/AC+780℃±10℃*16h/AC,適用于較低溫度下使用并要求有較高強度的零部件。
1.9品種規格與供應狀態
摘自遼新6-0026,Q/GYB05012,Q/GYB05022和Q/GYB05026。
1.9.1主要規格
D≤300mm棒材；各種規格鍛制圓餅和模鍛件。
1.9.2供應狀態
棒材、盤鍛件一般不經熱處理供應。

2物理、彈性和化學性能
2.1熔化溫度范圍
2.2相變點
2.3熱導率（表2-1）

θ/℃	25	150	300	400	500
λ/[W/(m· ℃)]	8.5	10.2	12.7	14.2	16.0
θ/℃	600	700	800	900	~
λ/[W/(m· ℃)]	17.8	19.8	21.6	23.6	~

表2
2.4電阻率
2.5熱擴散率
2.6比熱容（表2-2）
2.7線膨脹系數（表2-3）

θ/℃	100	200	300	400	500
c/[J/(kg·℃)]	431	457	483	508	534
θ/℃	600	700	800	900	~
c/[J/(kg·℃)]	560	586	611	638	~

2.8密度8.23
2.9磁性能
合金無磁性。
2.10彈性性能（表2-4）
2.11化學性能
2.11.1抗氧化性能
合金在800℃以下具有良好的抗氧化性能。
2.11.2耐腐蝕性能
合金在全天候條件下具有良好的耐腐蝕性能。
表2-4[4]

取樣		在以下溫度，E/GPa
取樣		200℃	600℃	650℃	750℃
圓餅鍛件	制度1	201	~	180	172
圓餅鍛件	制度2	196	170	162	~

3力學性能 3.1供貨技術標準

3.1.1技術標準規定的性能（表3-1和表3-2）
表3-1

標準號	品種	鍛件用途	熱處理	室溫性能
標準號	品種	鍛件用途	熱處理	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%	ak/j	HBS
遼新6-0026 Q/GYB05012 Q/GYB05026 Q/GYB5022	熱軋（鍛）棒模鍛件鍛制圓餅	宇航	制度I或2	≥1210	≥755	≥13	≥14	≥23	375~302
Q/GYB05026	模鍛件	船舶燃機	制度I或2	≥1275	≥804	≥13	≥14	≥23	375~302

表3-2

標準號	品種	鍛件用途	方案	熱處理	θ/℃	持久性能
						σ/MPa	τ/h
遼新6-0026 Q/GYB05012 Q/GYB05026 Q/GYB5022	熱軋（鍛）棒模鍛件鍛制圓餅	宇航	1	制度1	650	804	≥100
			2	制度2		814	≥100
			3	制度1或2		834	≥50
			4	制度1	750	510	≥100
			5	制度2		539	≥50
Q/GYB05026	模鍛件	船舶燃機	-	制度1或2	650	823	≥50
注：1.當按3和5方案進行的持久試驗結果不合格時，應按1、2和4的方案重新試驗（仍作為初次試驗）。允許不按3和5的方案進行重復試驗。 2,按制度2處理時，允許進行700℃±10℃* 16h/AC補充時效。

時效 θ/℃	二次固溶冷卻方式	經以下時效時間，室溫HRC
時效 θ/℃	二次固溶冷卻方式	0	lh	2h	3h	4h	5h
850	AC	28	36	36	35	35	一
850	WQ	18	38	37	37	37	~
730	AC	28	40	41	42	43	44
730	WQ	18	41	42	43	44	46

3.2.3壓縮性能
3.2.4扭轉性能
3.2.5剪切性能
3.2.6拉伸性能
3.2.6.1圓餅鍛件經不同熔煉工藝，不同溫度的拉伸性能見表3-6；經不同熱處理，不同溫度的拉伸性能分別見表3-7和表3-8。
3.2.6.2合金經不同熱處理或長期時效，室溫拉伸性能分別見表3-9和表3-10。
表3-6

取樣	熱處理	熔煉工藝	θ/℃	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%
圓餅鍛件弦向	1150℃8h/AC +1050℃4h/AC +730℃*32H/AC	A	700	1070	820	12.5	18.5
		B		1100	800	14.0	20.2
		C		1100	830	12.7	17.8
		A	750	950	760	14.2	29.0
		B		1000	780	16.0	29.3
		C		1050	770	14.7	25.5
		A	800	790	650	18.0	34.3
		B		840	670	20.2	33.5
		C		820	650	17.8	30.5
		A	850	690	600	25.0	38.2
		B		700	630	24.7	36.4
		C		690	610	30.3	34.4
注：A：真空感應爐+真空電弧重熔；B：等離子電孤爐+真空電弧重熔；C：真空感應爐+電子束重熔。

表3-7

取樣/mm	θ/℃	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%
D200 圓餅鍛件弦向制度1	20	1206~1294	755~814	13~17	14~19
	650	1128~1177	686~735	11~13	12~14

	750	932~1000	686~735	13~20	13~20

	800	785~843	677~735	12~19	12~19
D200圓餅鍛件弦向制度2	20	1206~1314	813~882	13~21	14~25
	650	1226~1275	785~853	20~22	21~22

	750	1265~1344	824~873	16~19	17~20

	800	1157~1255	775~883	18~21	21~23

表3-8

取樣	θ/℃	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%
圓餅鍛件弦向 115008h/AC +850℃8h/AC+780℃32h/AC	20	1230	770	13	14

	650	1150	700	11	12

	700	1070	800	13	19

	750	950	760	14	29

	800	800	690	18	34

	850	680	600	25	38

表3-9

熱處理	室溫拉伸
熱處理	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%
1150℃*8h/AC	1195	760	27	29
1150℃*4h/AC	1330	855	22	32
1150℃8h/AC4-1150℃4h/AC	1250	730	25	27
1150℃8h/AC+1150℃4h/AC+850℃*8h/AC	1385	970	18	24
1100℃*8h/AC	1310	820	31	31
1100℃8h/AC+850℃8h/AC	1390	885	17	22
1100℃8h/AC+850C8h/AC+780C16h/AC	1425	965	19	18

表3-10

時效規范		室溫拉伸				時效規范		室溫拉伸
θ/℃	t/h	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%	θ/℃	t/h	σb/MPa	σp0.2	δ5/%	ψ/%
750	8	1250	850	24.2	24.3	850	216	1250	750	16.0	15.2
	64	1350	930	21.4	21.2	950	8	1200	650	53.6	40.7
	216	1350	940	17.6	18.8		64	1150	580	30.0	28.4
800	8	1300	860	22.0	22.5		216	1150	530	33.6	32.5
	64	1350	890	18.0	18.3	1000	8	1050	570	44.1	40.2
	216	1250	830	15.2	17.8		64	1050	550	30.6	35.4
850	8	1300	840	23.6	26.8		216	1000	470	25.2	36.2
850	64	1300	800	18.0	19.0	注：試樣經標準熱處理+時效處理

3.3持久和蠕變性能

3.3.1持久性能
3.3.1.1圓餅鍛件經不同熱處理，不同溫度和時間的持久極限見表3-11。
1.2圓餅鍛件經不同冶煉工藝，650℃持久極限見表3-12。
1.3圓餅鍛件不同溫度的持久應力-壽命曲線見圖3-1；經不同冶煉工藝，750℃和800℃的持久應力-壽命曲線見圖3-2。
1.4圓餅鍛件經不同冶煉工藝，不同溫度的持久性能見表3-13。
表3-11

取樣	熱處理	θ/℃	σth/MPa
取樣	熱處理	θ/℃	σ100	σ500	σ1000	σ5000
圓餅鍛件弦向	制度I	650	814~873	755~794	721~765	647~686	>1.1
		750	510~530	407~451	373~417	294~338	>1.1
		800	329~373	250~289	-	-	>1.1
	制度2	550	1030~1089	961~1020	932~986	863~917	>1.1
		600	897~956	824~883	794~853	721~780	>1.1
		650	814~824	691~750	657~721	588~647	>1.1
	1150℃8h/AC+1050℃8h/AC+730℃*32h/AC	650	840	780	740	680	-
		750	530	430	400	320	-
		800	340	300	280	230	-
①缺口半徑r=0.15mm,K=3.75。

表3-12

取樣	熱處理	熔煉工藝	σth/MPa
取樣	熱處理	熔煉工藝	σ100	σ500	σ1000	σ5000	σ10000
圓餅鍛件弦向	1150℃8h/AC +1050C4h/AC +850℃8h/AC +730℃32h/AC	A	810	740	710	660	630
		B	890	810	790	730	700
		C	880	800	780	710	680
注：A：真空感應爐+真空電弧重熔；B：等離子電弧爐+真空電弧重熔；C：真空感應爐十電子束重熔。

表3-13

取樣	熔煉工藝	θ/℃	τ/h	δ5/%	ψ/%	τ/h	δ5/%	ψ/%
取樣	熔煉工藝	θ/℃	σ=520MPa			σ=500MPa
圓餅鍛件，弦向 1150℃* 8h/AC+1050℃* 4h/AC+850℃8h/AC+730℃32h/AC	A	750	103	11.2	12.0	120	11.2	7.2
	B		331	16.0	21.5	474	20.8	24.4
	C		140	20.0	25.8	202	20.6	28.4
取樣	熔煉工藝	θ/℃	τ/h	δ5/%	ψ/%	τ/h	δ5/%	ψ/%
取樣	熔煉工藝	θ/℃	σ=350MPa			σ=300MPa
圓餅鍛件，弦向 1150℃8h/AC+1050℃4h/AC+850℃8h/AC+730℃32h/AC	A	800	108	6.0	7.7	596	6.0	7.6
	B		487	12.0	19.2	1410	10.8	15.6
	C		111.5	12.8	16.8	838	16.0	17.6
注：A：真空感應爐+真空電弧重熔；B：等離子電弧爐+真空電弧重熔；C：真空感應爐+電子束重熔。

3.3.2蠕變性能

3.3.2.1圓餅鍛件經不同熱處理，不同溫度和時間的蠕變極限見表3-14。
表3-14

取樣	熱處理	θ/℃	εp/%	在以下時間，σ/MPa		εp/%	在以下時間，σ/MPa
取樣	熱處理	θ/℃	εp/%	lOOh	500h	εp/%	100h	500h
圓餅鍛件弦向	制度1	650	0.2	735	676	0.5	775	716
		750		451	387		480	417
		800		284	700		-	-
	1150℃8h/AC+1050℃8h/AC+730℃*32h/AC	650		760	-		800	740
		750		480	390		500	440
		800		300	200		320	280

3.3.2.2圓餅鍛件不同溫度、產生0.2%和0.5%塑性應變的的蠕變應力-壽命曲線見圖3-3

3.4疲勞性能
3.4.1高周疲勞
圓餅鍛件經不同熱處理，不同溫度的旋
轉彎曲光滑和缺口疲勞極限見表3-15。
3.4.2低周疲勞
模鍛件經不同熱處理，不同溫度光滑和缺口低周疲勞極限（中值）見表3-16。
3.4.3特種疲勞
3.5裂紋擴展速率
3.6斷裂韌度
3.7松弛性能
合金在不同溫度拉伸試驗時的應力松弛性能見表3-17。
表3-15

取樣	熱處理	θ/℃
取樣	熱處理	θ/℃
圓餅鍛件弦向	制度1	20	294	~	118①	~
		650	353	333	137①	~
		750	304	275	137①	137①
	制度2	20	226	~	~	~
	制度2	650	343	304	226②	206②
①缺口半徑r=0.5mm,Kt=2.33O ②缺口半徑r=0.75mm,K,=l.89O

表3-16

取樣	熱處理	θ/℃
取樣	熱處理	θ/℃
模鍛件弦向	制度1	20	1128	1029	~	~
		650	804	726	441①	382①
		750	785	735	402①	343①
	制度2	20	1128	1079	~	一
	制度2	650	785	726	412②	353②
①缺口半徑廠=0.5mm，K=3.75。②缺口半徑尸=0.25mm,K=3.35。
注：R=0。

表3-17

熱處理	θ/℃		在下列時間試驗后，殘余應力
熱處理	θ/℃		25h	50h	75h	100h	125h	150h
制度I	650	706	706	706	706	706	706	706
	750	706	510	490	481	471	461	461
	800	490	324	255	216	177	137	98

4工藝性能與要求
4.1成形工藝與性能
4.1.1合金的最大塑性溫度范圍為1000℃~1100℃,合金具有足夠高塑性的上限溫度為1130℃，鑄錠和鍛件在實際鍛造中的最高加熱溫度不應超過1150℃,
4.1.2鑄錠和鍛件在鍛造加熱前應進行均勻化退火，制度為1140℃,4h~8h,然后根據不同情況以不同速度爐冷。鑄錠應在壓機上進行鍛造開坯。變形后的坯料則可在壓機或鍛錘上進行熱變形。坯料在單相區變形時工件加熱溫度為1140℃,變形溫度范圍為1120℃~1040℃,一火允許變形程度分別為50%（壓機）和40%（鍛錘）；在兩相區變形時工件加熱溫度為1100℃+20℃,變形溫度范圍為1090℃~1020℃，一火允許變形程度分別為40%（壓機）和35%（鍛錘）。
4.1.3合金鑄態試樣的高溫沖擊韌性見圖4-1；鑄態沖擊韌性的各向異性見圖4-2。
4.1.4合金經不同熔煉工藝，鑄態試樣不同溫度的拉伸和沖擊性能曲線見圖4-3。
4.1.5合金經電子束熔煉，以5m/min的速度（接近熔鍛速度）進行沖擊拉伸試驗，沖擊拉伸試驗溫度對試樣頭部（未變形）和工作部分平均晶粒度的影響見圖4-4;沖擊拉伸性能曲線見圖4-5。
4.1.6合金經不同工藝熔煉，在1100℃~1200℃加熱時的晶粒長大傾向見圖4-6。
4.1.7合金經雙真空熔煉，以不同的變形速度在不同溫度下變形時的室溫拉伸性能曲線見圖4-7；平均晶粒度與變形速度的關系見圖4-8。

4.2工藝性能
4.3焊接性能
4.4零件熱處理工藝
4. 4.1零件熱處理制度為：（1090~1120）℃*8h/AC（或壓縮空氣吹冷）+850±10℃* （4~8）h/AC+780℃±10℃*10h/AC。當獲得較低的強度（σp0.2、σb、HBS）和熱強性時，允許在780℃補充時效6h；為獲得力學性能和熱強性的最佳配合，推薦在確定固溶溫度時要考慮到每一具體爐號的γ′相全溶溫度。每個具體爐號的γ′相全溶溫度可按其實際化學成分計算得出，某一具體爐號的γ′相全溶溫度與該溫度的最大可能值之間的偏差△可按下式計算:

γ′相全溶/℃	△/℃	固溶/℃
≤1095	<(-5)	1090±10
1096~1110	-5~+5	1100±10
>1110	>(+5)	1110±10

圖4-4試驗溫度對試樣頭部(1)和工作部分(2)平均晶粒度的影響口時沖擊拉伸變形速度為：5m/min電子束熔煉，鍛造毛坯切向取樣。

圖4-3合金經不同熔煉工藝，不同溫度的拉伸和沖擊性能曲線用真空感應+真空電孤重熔；等離子電弧爐+真空電孤重熔；真空感應+電子束重熔；鑄錠，切向取樣。
4.4.2對于在550℃~600℃溫度范圍內工作的零件允許釆用下列制度熱處理：1080℃±10℃* 8h/AC+780℃± 10℃*16h/AC。當獲得較低的強度和熱強性時，允許進行780℃±10℃*(8~16)h/AC,或700℃±10℃* (8~16)h/AC補充時效。
4.4.3對于在750℃~800℃溫度范圍內工作的零件允許釆用下列制度熱處理：1130℃~1150℃* 8H/AC+1050℃±10℃*4h/AC+850℃±10℃*8h/AC。當獲得較低強度和熱強性時，建議進行750℃±10℃* 16H/AC補充時效。
圖4-5合金的沖擊拉伸性能曲線沖擊拉伸變形速度為：5m/min電子束熔煉，鍛造毛坯切向取樣
圖4-6-真空感應爐+真空電弧重熔；

圖4-7合金經不同溫度和變形速度，室溫拉伸性能曲線旁數字單位為：m/min；經雙真空熔煉,鑄錠經拔長傲粗.弦向取樣。
4.4.4為了消除機加工應力，必要時成品零件可在中性氣氛或真空中于最終時效溫度780℃或750℃±10℃退火6h~8h。退火后爐冷到200℃~250℃,然后空冷。
4.5表面處理工藝
4.6切削加工與磨削性能
無特殊要求。
5組織結構
5.1相變溫度
γ′相的開始析岀溫度為855℃±10℃,溶解溫度為1040℃~1125℃[16]。
5.2時間-溫度-組織轉變曲線
5.2.1中限成分的合金在1120℃*8h均勻化后，γ′相析出的動力學曲線見圖5-1；固溶體的等溫轉變C曲線見圖5-2。
5.2.2/相質點長大的動力學曲線見圖5-3,式中：d~礦質點平均直徑，單位為nm；t--時間，單位為h；K--增長速度系數。
5.3典型組織
合金經固溶+時效后的組織除奧氏體外，還有γ′、MC、M6C、TiN和兩種含La相。為Ni,(Ti、Al、Nb)型,s(γ′)約占合金35%~39%,組成為(ωt%)69Ni-2.4Cr-4.7Co-1.2Mo-3.1Nb-7.0Ti-12.0Al-0.1Fe-0.4Si；MC型碳化物的組成為(ωt%)(64~68)Nb-(15~17)Ti-(5~7)Mo；M6C型碳化物中則含Ni、Co、Mo、Cr、Nb、Ti等元素，碳化物的總量(體積分數)為0.9%~1.1%,TiN的數量(體積分數)為0.020%~0.029%。兩種含La相，一種為Ni5 La型金屬間化合物，其中部分Ni被2.6Co-1.5Cr-1.0Al置換，ω(Ni5La)為0.07%~0.13%；另一種為Ni(La,Ce)P磷化物，含有ω(La+Ce)61.3%-ω(P)13.2%,其余為ω(Ni)0.009%~0.019%。鍛件經制度1處理，組織和析出相形貌見圖5-4。
圖5-2固溶體的等溫轉變C曲線⑴

參考文獻

略。