上海励釜特种合金材料有限公司,GH2132

一、GH2132 概述

GH2132是Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化。在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在650℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件，如涡轮盘、压力机盘、转子叶片和紧固件等。该合金可以生产各种形状的变形产品，如盘件、锻件、板、棒、丝和环形件等。

优质GH2132合金，是在GH2132合金基础上发展而来，只要是提高合金纯洁度，限制气体含量，控制低熔点元素含量，并调整热处理制度，从而使合金的热强性和长期使用性能提高。

1.1 GH2132 材料牌号 GH2132(GH132)

1.2 GH2132 相近牌号 A286,UNSS66286(美国),ZbNCT25(法国),P.Q.A286(美国)

1.3 GH2132 材料的技术标准

GJB 2611-1996 《航空用高温合金冷拉棒材规范》

GJB 2612-1996 《焊接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 3065-1998 《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》

GJB 3317-1998 《航空用高温合金热轧板规范》

GJB 3782-1999 《航空用高温合金锻制圆饼规范》

GB/T 14996-1994 《高温合金冷轧薄板》

Q/3B4071-1993 《YZGH2132合金热轧棒材》

Q/6S1032-1992 《高温紧固件用YZGH2132合金棒材》

1.4 GH2132 化学成分 GH2132合金化学成分见表1-1，优质GH2132合金化学成分见表1-2。

表1-1%

不大于

≤0.08

13.5～16.0

24.0～27.0

1.00～1.50

1.75～2.30

余

0.10～0.50

0.001～0.010

1.00～2.00

0.04

1.00

0.030

0.020

注：1 冷拉棒、圆饼和环坯标准规定ω(Ti)1.80%～2.35%。

2 热轧和冷轧板标准规定，ω(B)0.003%～0.010%，ω(Mn)≤2.00%，ω(P)≤0.020%，ω(S)≤0.015%。

3 冷拉焊丝标准规定，ω(Al)≤0.35%，ω(Ti)1.75%～2.35%，ω(Si)0.40%～1.00%，ω(P)≤0.020%，ω(S)≤0.015%。

4 冷镦用丝材标准规定，ω(Ti)1.75%～2.35%，ω(Si)0.40%～1.00%，ω(P)≤0.025%，ω(S)≤0.020%。

5 热轧和锻制棒材标准规定ω(Cu)≤0.25%。

表1-2%

不大于

≤0.08

13.50～16.00

24.00～27.00

1.00～1.50

1.90～2.35

余

0.10～0.50

0.003～0.010

0.35

0.015

0.002

不大于

0.005

0.30

0.0050

0.0005

0.0003

0.0005

0.00005

0.0001

0.00003

0.0100

0.0050

注：微量元素Se、Te、Tl在确定分析方法前，报实测数据，不作为验收依据。

1.5 GH2132 热处理制度材料标准规定的GH2132热处理制度见表1-3；优质GH2132热处理制度为900℃?10℃，1～2h,油冷＋750℃?10℃，16h，空冷。

表1-3

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。

1.6 GH2132 品种规格和供应状态可以供应各种规格的棒材、板材、丝材、盘件和环件。棒材、圆饼和环坯不经热处理交货；热轧板和冷轧板固溶和酸洗后交货；冷拉棒材于固溶＋酸洗状态交货；冷镦丝可于固溶＋酸洗盘状、或固溶＋酸洗直条状、或固溶直条状磨光和冷拉等几种状态交货；冷拉焊丝于冷拉状态、或固溶＋酸洗、或半硬状态交货。

1.7 GH2132熔炼和铸造工艺 GH2132合金可采用非真空感应＋电渣，电弧炉＋电渣和电弧炉＋真空电弧以及真空感应＋真空电弧等工艺熔炼。优质GH2132合金可采用真空感应＋真空电弧工艺熔炼。

1.8 GH2132 应用概况与特殊要求在航空上主要用于在650℃以下工作的发动机压气机盘、涡轮盘、承力环、机匣、轴类、紧固件和板材焊接承力件等。在国内该合金已在航空上获得较为广泛的应用。优质GH2132合金用作航空发动机压气机叶片及高温紧固件等。

二、GH2132 物理及化学性能

2.1 GH2132 热性能

2.1.1 GH2132 熔化温度范围 1364-1424℃[1]。

2.1.2 GH2132 热导率见表2-1。

表2-1[1]

θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800	900
λ/（W/（m?C））	14.2	15.9	17.2	18.8	20.5	22.2	23.9	25.5	27.6

2.1.3 GH2132线膨胀系数 GH2132线膨胀系数见表2-2；优质GH2132线膨胀系数见表2-3

表2-2[1]

θ/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	20～800	20～900
α/10-6C-1	15.37	16.09	16.31	16.84	17.58	18.06	18.74	19.62	20.45

表2-3[2]

θ/℃	20～100	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	20～800	20～850
α/10-6C-1	15.7	16.0	16.5	16.8	17.3	17.5	17.9	19.1	19.7

2.2 GH2132密度 GH2132:ρ=7.93g/cm3[1]；优质GH2132:ρ=7.99g/cm3[2]。

2.3 GH2132电性能电阻率见表2-4

2.4 GH2132磁性能

2.5 GH2132化学性能

2.5.1 GH2132抗氧化性能合金在空气介质中试验100～300h后的氧化速率见表 2-5。

表2-4[1]

θ/℃	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
ρ/(10-6Ω?m )	0.914	0.985	1.018	1.074	1.119	1.135	1.165	1.192	1.213	1.225

表2-5[1]

θ/℃	氧化速率/(g/(m2?h))
θ/℃	100h	200h	300h
650	0.00417	0.00276	0.00234
750	0.03250	0.07216	0.08322
850	0.00630	0.12386	0.09672

三、GH2132力学性能

技术标准规定的性能 GH2132合金见表3-1；优质GH2132合金见表3-2

表3-1

品种	室温性能						θ/℃	拉伸性能			持久性能
	σb/MPa	σP0.2/MPa	δ5/%	φ/%	aKU/（kJ/m2）	HBS		σb/MPa	δ5/%	φ/%	σ/MPa	t/h	δ5/%
	不小于					HBS		不小于
轧棒锻棒	930	-	20	40	-	255～321	550	785	16	28	588	100	-
轧棒锻棒	930	-	20	40	-	255～321	650	735	15	20	392	100	-
冷拉棒①	900	590	15	20	-	248～341	650	-	-	-	451 （392）	23 （100）	5 （3）
热轧板②	885	-	20	-	-	-	650	735	15	-	-	-	-
热轧板②	885	-	20	-	-	-	550	785	16	-	-	-	-
冷轧板②	885	-	20	-	-	-	650	735	15	-	392	100	实测
冷轧板②	885	-	20	-	-	-	550	785	16	-	588	100	实测
圆饼	930	620	20	40	290	255～321	650	735	15	20	392	100	-
环坯	930	620	20	30	290	255～321	650	735	15	-	392	100	-
冷镦用丝①	900（930）③	590 -	15 （18）	20 （40）	- -	248～341 （HV260～360）	650	-	-		451 （392）	23 （100）	5 -

① 冷拉棒和冷镦用丝材，固溶状态硬度不大于HBS202(HV194)。

② 板材的高温拉伸和持久试验只作一个温度，如合同中未注明时按650℃进行试验。

③ 如需方要求，可按括号内指标进行检验。

四、GH2132组织结构

4.1 相变温度

4.2 时间-温度-组织转变曲线 GH2132合金中η-Ni3Ti相的析出动力学曲线见图4-1。

4.3 合金组织结构 GH2132合金在标准热处理状态下，在γ基体上有球状均匀弥散分布的Ni3（Ti，Al）型γ′相以及TiN,TiC，晶界有微量M3B2，晶界附近可能有少量η相和L相。合金硅、硫含量较高时，会有G相、Y相在晶界析出。长期时效或使用后是否有σ相析出，与合金成分有关。近年来采用相分析

计算方法提出了如下简化公式：

ΔNv′=Ni－3Ti－3.5Al－1.7Si－0.9Cr－4.7[1]

注：元素符号表示该元素在合金中的重量百分比。当ΔNV′>0

时，无σ相析出。

γ′相的溶解温度为830～850℃，开始析出温度在650℃左右，700～730℃析出最多。标准热处理后γ′相数量约为合金重量的2%～3%，直径约10～20nm，其化学组成近似(Ni0.93Fe0.04Cr0.03)2.73(Ti0.83Al0.17)。550～650℃长期时效后，γ′相数量稍微增加，尺寸略微长大。当合金中ω(Al)>0.4%时，就有可能出现胞状γ′相。

TiC,TiN的数量约占合金重量的0.25%，基本上不参与合金热处理过程的组织转变。TiC在1180℃以上才开始溶解，TiN则更不易溶解。

η相形成的温度区间约在700～900℃之间，析出温度与合金Ti含量相关。

M3B2相在1040～1080℃固溶时已大量溶解，至1180～1210℃可完全溶解，M3B2在650℃时效已有析出。

L相在950～990℃之间股溶蚀溶解，析出峰在850℃左右。G相在982℃以上开始溶解，至1120℃可完全溶解，析出峰在850℃左右。σ相析出温度在650～900℃之间，析出峰在750～850℃左右。G、σ和η相的出现对合金性能起损害作用。

五、GH2132工艺性能与要求

5.1 成型性能

5.1.1 GH2132合金的工艺塑性图见图5-1，再结晶图见图5-2。

5.1.2 合金锻造开坯加热温度1080～1140℃，终锻温度高于900℃。水压机开坯时加热温度1110℃，停压温度高于950℃；模锻开压温度为1100℃，停压温度高于930℃。环件轧制加热温度1130～1150℃，终轧温度高于900℃。棒材及型材轧制温度1080～1140℃，终轧温度高于900℃。

5.2 焊接性能合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、点焊、缝焊紧进行焊接。合金于固溶状态进行焊接，焊后进行时效处理。

5.2.1 手工和自动钨极对接氩弧焊规范见表5-1。推荐采用HGH113焊丝和较小的焊接能量输入。

5.2.2 自动钨极脉冲氩弧焊对焊规范见表5-2。

5.2.3 缝焊规范见表5-3。

5.2.4 焊后进行时效处理的氩弧焊对接接头的强度系数大于90%。

表5-1[8]

焊接方法	厚度/mm	焊丝		电流/A	电压/V	焊接速度/(m/min)	送丝速度/(m/min)	氩气流量/(L/min)	背面气体流量/(L/min)	钨极直接/mm	焊嘴直径/mm
		牌号	直径/mm
手工氩弧焊	1.5＋1.5	HGH2132	1.6	70～90	8～10	-	-	6～8	-	1.6	8
	2.0＋2.0			90～100
自动氩弧焊	1.5＋1.5	HGH2132 HGH1140 HGH113	1.6	95～100	7～8	0.25～0.32	0.32	5～8	2～3	3.0	18
	2.0＋2.0			130

表5-2[8]

厚度/mm	焊丝		电压/V	脉冲电流/A	维弧电流/A	脉冲幅比	脉冲宽比	脉冲频率/Hz	焊接速度/(m/min)	送丝速度/(m/min)
厚度/mm	牌号	直径/mm	电压/V	脉冲电流/A	维弧电流/A	脉冲幅比	脉冲宽比	脉冲频率/Hz	焊接速度/(m/min)	送丝速度/(m/min)
0.8	不加丝	-	8.5	50	13	4	3	5	0.3	-
0.8	HSG-1	1.0	8.5～9.0	60	15	4	2	5	0.27	0.165
1.5	HSG-1	1.0	8.5～9.0	100	28	3.5	2	3	0.23	0.2
2.0	HSG-1	1.0	9～10	130	26	5	2	3	0.2	0.25

表5-3[8]

厚度/mm	滚盘宽/mm		电源/A	焊接时间/s	休止时间/s	焊接速度/(m/min)	电极压力/N
	上	下
1.5＋1.5	5.5	6.0	8300～9500	0.16～0.18	0.16～0.18	0.36	7650～8335
2.0＋2.0			10000～12000	0.18～0.22	0.24～0.28	0.36	8335～9805

5.3 零件热处理工艺固溶温度980～1000℃，根据零件截面厚度温度保温不同时间后进行空冷、油冷或水冷后，再在700～720℃时效12～16h后空冷。优质GH2132合金制零件的热处理工艺为：固溶900℃?10℃，1～2h，油冷＋时效750℃?10℃，16h，空冷。

5.4 表面处理工艺在高温下工作的零件可采用W-2珐琅涂层涂层进行有效的保护。

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GH2132