GH605钴基变形高温合金

　　材料型号:GH605（GH5605）

　　相近型号:L605/HS25/WF-11/AIS1670

　　meiguo型号:UNSR30605

　　法国型号:KC20WN

　　一、GH605概述

　　GH605是以20Cr和15W固溶强化的钴基高温合金，在815℃以下具有中等的持久和蠕变强度，在1090℃以下具有优良的抗yang化性能，同时具有满意的成形、焊接等工艺性能。适用于制造航空发动机ranshao室和导向叶片等要求中等强度和优良的高温抗yang化性能的热端高温零部件。也可在航天发动机和航天飞机上使用。可生产供应各种变形产品，如薄板、中板、带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。

　　1.1 GH605材料型号 GH605。

　　1.2 GH605相近型号 L605,HS25,WF-11,AlS1670,UNSR30605(meiguo)、KC20WN(法国)。

　　1.3 GH605材料的技术标准   

　　1.4 GH605化学成分  见表1-1。

　　表1-1%

C Cr Ni W Co Mn Fe Si P S 不大于 0.05～0.15 19.0～21.0 9.0～11.0 14.0～16.0 余 1.0～2.0 3.0 0.40 0.040 0.030
　　1.5 GH605热处理制度 板材、带材:1175～1230℃,快速冷却；环形件:1175～1230℃，保温不少于15min,水冷或快速空冷；棒材（机加工用）:1175～1230℃,快速冷却。

　　1.6 GH605品种规格与供应状态 可以供应δ≤14mm的热轧中板、δ≤4mm的冷轧板材、δ0.05～0.80mm的冷轧带材、δ0.20～0.80mm的冷硬带材、d0.2～10.0mm的焊丝、d≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件。中板和薄板经固溶、碱suan洗、切边后供应；带材经固溶、碱suan洗、切边后成卷供应；冷硬带材经固溶、冷轧、退火、抛光和切边后供应；焊丝以硬态、半硬态、固溶加suan洗、光亮固溶处理状态成盘交货，也可以直条交货；环形件经固溶处理粗加工或除yang化皮后供应；机加工用棒材经退火后suan洗或磨光后供应，热加工用棒材可经退火并磨光后交货。

　　1.7 GH605熔炼与铸造工艺 合金采用电弧炉或非真空感应炉熔炼后再经电渣重熔，或采用真空感应熔炼加电渣重熔。

　　1.8 GH605应用概况与特殊要求 主要在引进机种上使用，用于制造导向叶片、涡轮外环、外壁、涡流器、封严片等高温零部件。该合金对硅含量很敏感，硅可促使合金在760～925℃之间暴露时形成Co2W型L相，从而使合金的室温塑性下降，因此合金中的硅含量应控制小于0.4%。

　　二、GH605物理及化学性能   

　　2.1 GH605热性能                                       

　　2.1.1 GH605熔化温度范围  1330～1410℃。

　　2.1.2 GH605热导率  见图2-1。

　　2.1.3 GH605比热容 合金于20～100℃时的比热容c=377J/(kg·℃)。

　　2.1.4 GH605线膨胀系数 见表2-1。

　　表2-1

θ/℃ 20～200 20～400 20～500 20～600 20～700 20～800 20～900 20～1000 20～1100 α/10-6℃-1 12.9 13.8 14.2 14.6 15.1 15.7 16.3 17.0 17.8
　　2.2 GH605密度 ρ=9.13g/cm3。                                    

　　2.3 GH605电性能

　　2.3.1 GH605不同温度的电阻率见表2-2。

　　2.3.2 GH605冷加工量为25%的合金在低温下的电阻率见图2-2。

　　2.4 GH605磁性能 合金无磁性。

　　表2-2

θ/℃ 25 400 800 1000 ρ/(10-6Ω·m) 2.30 2.62 2.87 2.91
　　2.5 GH605化学性能

　　2.5.1 GH605抗yang化性能

　　2.5.1.1 GH605合金适合在喷气发动机和燃气涡轮的环境中工作，在间断式条件下工作时抗yang化和碳化的低温度为870℃，在空气条件下连续工作时可耐1090℃的高温。合金也可在海洋气氛中工作。

　　2.5.1.2 GH605在760～1200℃的静止空气中作抗yang化试验时的yang化增重见图2-3。                  

　　2.5.1.3 GH605在静止空气中作抗yang化试验时的yang化深度见表2-3。

　　表2-3

　　① 500h,3000h用的试样为直径6.35～12.7mm的圆试样，其余试样为厚1.5～2.0mm的试片。

　　② 总深度为yang化皮加上沿晶yang化或合金贫化层深度中的较大者。

　　③ 括号中为剥落的yang化皮深度。

　　2.5.1.4 GH605由d12.7mm的棒材加工的楔形试样，在炉中1090℃的静止空气中加热3min，在空气中冷却不少于3min。循环试验总共为2000周（在高温下时间为100h）；另一组试样在旋转式的ranshao装置中作循环试验，转速为1000r/min，在温度为1090℃的0.3马赫数的ranshao产物中保持3min，然后以0.7马赫数的冷空气吹3min，试验后试样的重量变化见图2-4。

　　2.5.1.5 GH605GH605、GH5188和GH3536三种合金的楔形试样，在炉中的高温静止空气中在温度下试验1h后，在空气中冷却不小于40min，总的循环次数为100周；另一组试样在旋转式的ranshao装置中作循环试验，转速为1000r/min，在温度下于0.3马赫的ranshao产物中保持1h，然后以0.7马赫的冷空气吹3min，交替试验100周后试样的重量损失见图2-5。                         

　　2.5.1.6 GH605退火的板材在燃气速度为61～85m/s、空气:燃料=45:1～55:1的ranshao试验装置中，试样在试验时以30r/min的转速旋转，并每隔30min在加热至试验温度后，用冷空气吹冷至260℃以下，如此在870～1040℃分别循环试验100h后的动态yang化试验结果见图2-6。

　　2.5.1.7 GH605固溶处理的δ0.25～0.51mm板材在压力为1103Pa的空气中于980℃静态长期暴露后的yang化特征见图2-7。

　　2.5.2 GH605耐腐蚀性能

　　2.5.2.1 GH605GH605合金在含1%硫的柴油和含5-6海盐的空气中于870～1040℃下在ranshao装置上作动态热腐蚀试验的结果见图2-8。GH605、GH3536等5种合金板材，在燃气速度为4m/s，ranshao空气种含5-6或5-5海盐，N0.2号燃油中含0.3%～0.45%硫，空气-油的比例为30:1，试验中试样旋转，并每隔1h试样从900℃用冷空气吹冷至260℃以下，如此在ranshao装置上循环试验200h后的动态热腐蚀试验结果见图2-9。

　　三、GH605力学性能

　　GH605技术标准规定的性能 见表3-1。

　　表3-1

蓝东实业可供品种 室温拉伸性能 硬度HV 815℃持久性能 晶粒度/级 其他性能 σb/MPa σP0.2/MPa δ5/MPa σ/MPa t/h δ5/% 中板、薄板、带材 ≥890 370～550 ≥35 ≤290 165 ≥24 ≥10 ≥2.5(1) 弯曲 冷硬带材A级  B级 ≥1500≥1700 ≥1300≥1500 ≥5≥3 410～480485～560 - - - ≥9≥10 弯曲弯曲 棒材 ≥860 ≥340 ≥35 HB≤282 165 ≥23 ≥10 ≥2(0) - 环形件 ≥860 ≥310 ≥30 HB≤248 165 ≥24 ≥10 ≥2(0) -
　　四、GH605组织结构

　　4.1 GH605相变温度                                      

　　4.2 GH605时间-温度-组织转变曲线 见图4-1（合金经1225℃，30min，水冷处理）。

　　4.3 GH605合金组织结构 合金经时效后可析出一些碳化物和金属间化合物，包括M7C3、M23C6、M6C、α-Co3W、β-Co3W、L-Co2W和μ-Co7W6。合金在800℃时效时析出顺序为(M7C3)、M23C6、M6C、L-Co2W和μ-Co7W6。700℃时效时析出顺序为(M7C3)、M23C6、M6C、(α-Co3W)、β-Co3W和L-Co2W。在800℃和更高温度时效时，时效硬化主要是由于析出M23C6、M6C和L-Co2W相。在700℃或更低温度时效，主要析出碳化物和β-Co3W。α-Co3W为有序面心立方体结构，与基体共格，在长期时效后转变为有序密排六方的β-Co3W，使合金强化。

　　五、GH605工艺性能与要求

　　5.1 GH605成形性能 合金具有满意的冷热成形性能。热加工温度范围为1200～980℃，锻造温度应足够高以减少晶界碳化物，也应足够低以控制晶粒度，适宜的锻造温度约为1170℃。锻造时应注意防止角裂。加热炉气氛应为中性或弱yang化性。加热保温时间约每25mm厚度1h，锻造后可以任意速度冷却。合金固溶状态了进行各种冷成形工序，但要求采用功率较大的成形设备。由于合金冷作硬化速度较大，冷成形时需要进行多次中间退火，在板材和其他产品成形时，在230℃进行加热时有益的。 

　　5.2 GH605焊接性能 合金可用熔焊、电阻焊恶化钎焊等方法进行连接。熔焊时可采用手工或自动的惰性气体保护电话很难，采用较小的能量输入，以钨极或HGH605焊丝作电极。不推荐采用埋弧焊，以免引起大晶粒和脆化。应在固溶状态而不在冷加工状态进行熔焊。焊后需进行快速冷却，好进行焊后退火，以在760～980℃可能产生的任何脆化。

　　5.3 GH605零件热处理工艺 推荐下列固溶处理工艺。

　　锻棒和锻件:1230℃，水冷；

　　中板:1200℃，水冷；

　　薄板和带材:1175～1200℃，水冷或快速空冷。

　　保温时间约为每25mm后1h，但至少15mm。

　　铆钉应在1160～1190℃固溶处理10～20min，随后水冷或快速冷却。

　　固溶处理的材料冷加工后可在480～650℃时效4～16h（好在600℃时效4h），可提高980℃以下的持久蠕变强度。适宜的冷加工量为15%～45%。

　　5.4 GH605表面处理工艺 固溶处理时生成的表面yang化皮可用吹砂或碱suan洗方法。碱suan洗工艺如下:

　　①浸入370℃的氢yang化物溶液中15min；

　　②浸入60～70℃的8%～12%的硫suan中10～15min；

　　③浸入温度为50～70℃的12%～15%的xiaosuan＋1%～3%suan的混合溶液中15min。每次工序后应在水中冲洗干净。

　　5.5 GH605切削加工与磨削性能 合金可满意地进行切削和磨削加工。

威励集团资料参考：