gh4169

镍基变形高温合金

中国牌号：gh4169/gh169、gh169 (gh4169)

美国牌号：inconel 718/uns no7718

法国牌号：nc19fenb

一、gh4169 概述

   gh4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

   该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。    

   1.1 gh4169 材料牌号  gh4169(gh169)

   1.2 gh4169 相近牌号  inconel 718(美国),nc19fenb(法 国)

   1.3 gh4169 材料的技术标准

   1.4 gh4169 化学成分  该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。

   核能应用的gh4169合金，需控制硼含量（其他元素  成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（b）≤0.002％时，为与宇航工业用的gh4169合金加以区别，合金牌号为gh4169a。

                                表1-1％

 类别

 c

  cr

  ni

  co

  mo

 al

  ti

  fe

 标准

 ≤0.08

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 优质

 0.02~0.06

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 高纯

 0.02~0.06

 17.0~21.0

 50.0~55.0

 ≤1.0

 2.80~3.30

 0.30~0.70

 0.75~1.15

 余

 类别

 nb

 b

 mg

  mn

 si

 p

 s

  cu

 ca

 不大于

 标准

 4.75~5.50

 0.006

 0.01

 0.35

 0.35

 0.015

 0.015

 0.30

 0.01

 优质

 5.00~5.50

 0.006

  0.01

 0.35

 0.35

 0.015

 0.015

 0.30

 0.01

 高纯

 5.00~5.50

 0.006

 0.005

 0.35

 0.35

 0.015

 0.002

 0.30

 0.005

 类别

 bi

 sn

 pb

 ag

  se

 te

 tl

 n

  o

 不大于

 标准

 ---

 ---

 0.0005

 ---

 0.0003

 ---

 ---

 ---

 ---

 优质

 0.001

 0.005

 0.001

 0.001

 0.0003

 ---

 ---

 0.01

 0.01

 高纯

 0.00003

 0.005

 0.001

 0.001

 0.0003

 0.00005

 0.0001

 0.01

 0.005

1.5 gh4169 热处理制度 合金具有不同的热处理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类：

       ⅰ：(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

   经此制度处理的材料晶粒粗化，晶界和晶内均无δ相，存在缺口敏感性，但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。

ⅱ：(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

经此制度处理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的热处理制度，也称为标准热处理制度。

ⅲ：720℃±5℃，8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

   经此制度处理后，材料中的δ相较少，能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。

   1.6 gh4169 品种规格和供应状态 可以供应模锻件（盘、整体锻件）、饼、环、棒（锻棒、轧棒、冷拉棒）、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。

   1.7 gh4169 熔炼和铸造工艺 合金的冶炼工艺分为3类：真空感应加电渣重熔；真空感应加真空电弧重熔；真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求，选择所需的冶炼工艺，满足应用要求。

1.8 gh4169 应用概况与特殊要求 制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件，如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件；制造核能工业应用的各种弹性元件和格架；制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。

   近年来，在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上，为提高质量和降低成本，发展了很多新工艺：真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺，有效减轻铌偏析；采用喷射成型工艺，生产环件，降低生产成本和缩短生产周期；采用超塑成型工艺，扩大产品的生产范围。

二、gh4169 物理及化学性能

   2.1 gh4169 热性能

   2.1.1 gh4169 熔化温度范围  1260～1320℃。

   2.1.2 gh4169 热导率  见表2-1。

              表2-1

 θ/℃

 11

 100

 200

 300

 400

 500

 600

 700

 800

 900

 1000

 λ/（w/（m·℃））

 13.4

 14.7

 15.9

 17.8

 18.3

 19.6

 21.2

 22.8

 23.6

 7.6

 30.4

2.1.3 gh4169 比热容 见表2-2。

2.1.4 gh4169线膨胀系数 见表2-3；

   2.2 gh4169密度  ρ=8.24g/cm3。

   2.3 gh4169电性能  

                表2-2

 θ/℃

 300

 400

 500

 600

 700

 800

 900

 1000

 c/（j/（kg·℃））

 481.4

 493.9

 514.8

 539.0

 573.4

 615.4

 657.2

 707.4

           表2-3

 θ/℃

 20～100

 20～200

 20～300

 20～400

 20～500

 20～600

 20～700

 20～800

 20～900

 20～1000

 α/10-6℃-1

 11.8

 13.0

 13.5

 14.1

 14.4

 14.8

 15.4

 17.0

 18.4

 18.7

   2.4 gh4169磁性能  合金无磁性。

    2.5 gh4169化学性能

   2.5.1 gh4169抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表 2-4。

                表2-4

 θ/℃

 600

 700

 800

 900

 1000

 氧化速率/(g/(m2·h))

 0.0176

 0.0277

 0.0351

 0.0961

 0.1620