Nimonic93 Nimonic93

目录

概述---------------------------------------------------------------3
----------1.1、材料牌号
----------1.2、相近牌号
----------1.3、材料的技术标准
----------1.4、化学成分
----------1.5、热处理制度
----------1.6、品种规格与供应状态
----------1.7、熔炼与铸造工艺
----------1.8、应用概况与特殊要求
特理及化学性能------------------------------------------------3
----------2.1、热性能
----------2.2、密度
----------2.3、电性能
----------2.4、磁性能
----------2.5、化学性能
力学性能---------------------------------------------------------4
----------3.1、技术标准规定的性能
----------3.2、室温下及各种温度下的力学性能
----------3.3、持久和蠕变性能
----------3.4、疲劳性能
----------3.5、弹性性能
组织机构---------------------------------------------------------5
----------4.1、相应温度
----------4.2、合金组织机构
----------4.3、时间-温度-组织转变曲线
工艺性能与要求------------------------------------------------5
----------5.1、成形性能
----------5.2、焊接性能
----------5.3、零件热处理工艺
----------5.4、表面处理工艺
----------5.5、切削加工与磨削性能

GH93概述
GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡和紧固件。该合金热加工塑性良好，可以供应板材、棒材和锻件。
1.1GH93材料牌号GH93。
1.2 GH93相近牌号Nimonic93(英国),NCK2OTA(法国）。
1.3GH93材料的技术标准
C3S 163-1985《GH93合金热轧和锻制棒材》(长城钢厂三分厂）
C3S 164-1985《GH93合金冷轧薄板》(长城钢厂三分厂）
1.4GH93化学成分见表1-1。表1-1%
C Cr Ni Co Al Ti Fe B Mn Si P S Cu Pb
≤0.13 18.0～21.0 余量 15.0～21.0 1.0～2.0 2.0～3.0 ≤1.00 ≤0.02 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.0025
注：B按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5GH93热处理制度1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6GH93品种规格与供应状态可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7GH93熔炼与铸造工艺真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8GH93应用概况与特殊要求该合金制造的航空发动机零部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、GH93物理及化学性能
2.1GH93热性能
2.1.1 GH93熔化温度范围1360～1390℃。
2.1.2 GH93热导率见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
λ/(W/(m·℃)) 11.47 12.77 14.44 15.99 17.54 18.97 20.64 22.32 23.99 25.83 27.88
2.1.3GH93比热容见表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
c/(J/(kg.℃)) 446 467 494 520 547 572 600 626 652 679 706
2.1.4GH93线膨胀系数见表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ 16～100 16～200 16～300 16～400 16～500 16～600 16～700
α/10-6℃-1 11.91 12.97 13.52 14.10 14.49 14.99 15.61
2.2 GH93密度ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93电性能
2.4 GH93磁性能合金无磁性。
2.5 GH93化学性能
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4[2]
θ/℃ 700 800 900
氧化速率/(g/(m2·h)) 0.0398 0.0236 0.1435

注：试验方法按YB48-1964。
GH93力学性能
3.1 GH93技术标准规定的性能 见表3-1。
3.1.1 GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1
品种 拉伸性能 HBS 持久性能
 θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/%  θ/℃ σ/MPa t/h δ5/%
  不小于   不小于
锻材
轧材 20 1080 685 20 290 700
815 588
294 30
30 5
7
表3-2
品种 统计数 σb/MPa σP0.2/MPa
  A B S A B S
锻材
轧材 100
100 1115
1140 1155
1185 1080
1080 700
725 740
765 685
685
注：长城钢厂三分厂数据。
3.2 GH93室温及各种温度下的力学性能
3.2.1 GH93拉伸性能 见表3-3。
3.2.2 GH93冲击性能

3.2.2.1 GH93d22mm棒材在标准热处理状态的冲击性能见表3-4。
表3-3[2]
品种规格/mm 状态 θ/℃ σb/MPa δ5/% φ/%
轧制棒材(d20～22) 1065℃±10℃,8h,空冷＋710℃±10℃,16h，空冷 20
400
600
700
800
815
850
900 1304
1282
1162
1033
770
715
637
489 29
29
24
28
23
24
20
34 41
38
36
31
24
31
29
50
表3-4[2]
θ/℃ 20 600 700 800 850
aKU/(kJ/m2) 917 1000 833 951 1039
3.2.2.1 GH93锻材纵向冲击韧度aKU=980kJ/m2
左右，横向冲击韧性aKU≈441～539kJ/m2。
3.3 GH93持久和蠕变性能
3.3.1 GH93高温持久性能
3.3.1.1 GH93该合金的热强参数综合曲线见图3-1。
3.3.1.2 GH93锻材和轧材在标准热处理状态不同温度的持久性能见表3-5。
表3-5[2]
品种 700℃,441MPa 750℃,343MPa 850℃,196MPa 900℃,98MPa
 光滑 缺口 光滑 光滑 缺口 光滑
 t/h δ5/% φ/% t/h δ5/% φ/% t/h t/h δ5/% φ/% t/h t/h δ5/% φ/%
锻材 - - - - 471 8 13 - - - - - - -
轧材 461 8 13 537 267 11 17 93 27 29 356 169 37 47
3.3.1.3 GH93锻材纵向和横向试样的持久强度相近，但横向试样的持久塑性低于纵向试样。锻材在650℃和750℃均无缺口敏感性。
3.3.1.4 GH93棒材在标准热处理状态的持久强度见表3-6。

表3-6[2]
θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa θ/℃ σ100/MPa σ300/MPa σ1000/MPa
700 569 500 402 750 392 353 284 850 186 157 93
注：根据热强参数综合曲线和试验值确定。
3.3.2 GH93高温蠕变性能
3.3.2.1 GH93棒材在标准热处理状态的蠕变性能见表3-7。
表3-7[2,3]
θ/℃ t/h σ/MPa εt/% εtP/% θ/℃ t/h σ/MPa εt/% εtP/%
650
815 100
100 490
147 0.203
0.154 0.060
0.075 815
850 300
100 137
98 0.274
0.166 0.178
0.102
3.3.2.2 GH93标准热处理状态的盘锻件在650℃的蠕变曲线见图3-2。

3.4 GH93疲劳性能
3.4.1 GH93高周疲劳标准热处理状态的旋转弯曲疲劳强度见表3-8。
表3-8[1～3]
θ/℃ N/周 σ-1/MPa σ-1H/MPa
750
815 107 392
294 275
226
3.5 GH93弹性性能
3.5.1 GH93弹性模量见表3-9。
表3-9[1]
θ/℃ 10 100 200 300 400 500 600 700
ED/GPa 226 222 217 210 203 199 190 183
四、GH93组织结构
4.1 GH93相变温度γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2 GH93时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH93合金组织结构在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。
五、GH93工艺性能与要求
5.1 GH93成形性能该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不低于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。
5.3 GH93零件热处理工艺涡坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效

处理，也可以用饼坯经完全热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。
5.4 GH93表面处理工艺 涡榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5 GH93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
 Nimonic93 高温合金无缝管 圆棒 
 Nimonic93 合金可以用氩弧焊、点焊、缝焊及钎焊等方法焊接，可与1Cr18Ni9Ti，GH1140，GH3030和GH3039等合金组合进行焊接。在高温下工作的零件可采用W-2珐琅涂层进行有效的保护。高温合金指能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类合金材料，?按基体元素高温合金主要可分为铁基高温合金、?镍基高温合金和钴基高温合金。耐蚀合金指在腐蚀性介质中具有抵抗介质侵蚀能力的特种合金，?主要包括铁基合金（不锈钢）?、?镍铁基和镍基合金。?而 HAYNES 230也是其中的一种，下面详细了解一下 HAYNES 230的金属特性：? HAYNES 230材料说明：? 该合金是固溶强化镍基抗yang化合金，在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性，并具有优良的抗yang化性和良好的冲压、焊接工艺性能，适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件以及隔热屏、导向叶片等。

........................................................................................................

Nimonic93 交货状态：无缝管：固溶+酸白，长度可定尺；

Nimonic93 板材：固溶、酸洗、切边；

Nimonic93 焊管：固溶酸白+RT%探伤，

Nimonic93 锻件：退火+车光；

Nimonic93 棒材以锻轧状态、表面磨光或车光；

Nimonic93 带材经冷轧、固溶软态、去yang化皮交货；

Nimonic93 丝材以固溶酸洗盘状或直条状、固溶直条细磨光状态交货。

Nimonic93 1.5、热处理制度

Nimonic93 　　 固溶处理：热轧板、冷轧薄板和带材1050～1090℃，空冷；丝材和管材1050～1080℃，空冷或水冷；棒材和环坯1080℃±10℃，空冷。

Nimonic93 1.6、品种规格与供应状态

Nimonic93 　　 可供应各种规格的热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、管材、锻件和环形件。板、管、丝、带经固溶处理和酸洗后供应。棒材和环形件于热轧或锻造状态供应。锻件于锻造状态或经固溶处理后供应。

Nimonic93 1.7、熔炼与铸造工艺

Nimonic93 　　 电弧炉熔炼或电弧炉+电渣重熔。

Nimonic93 1.8、应用概况与特殊要求

Nimonic93 　　 已用于制造多种航空发动机的燃烧室火焰筒、加力扩散器、整流支板、稳定器、输油圈、加力可调喷口壳体、管接头、衬套以及飞机机尾罩蒙皮等零部件，投入成批生产使用。在550～800℃温度范围内长期使用后稍有硬化现象，使室温塑性下降。在1000℃以上的高温kangyang化性比同类用途的镍基合金稍差。

 

Nimonic93将镍及镍合金板经熔炼、铸锭、平辊轧制加工成单张或成卷加工材的过程。镍及镍合金具有熔点高、热稳定性好、耐蚀、强度高、加工性能良好等优点。镍合金板带材广泛用于精密仪表、电子、yi liao器械、航天航空等工业部门。热轧板厚度5～20mm，冷轧板厚度0．5～10mm，宽度不大于1000mm；带材厚度0．05～1．5mm，宽度一般不大于300mm。镍及镍合金板带的基本生产工艺流程

   上海威励金属集团有限公司坐落于中国工业大都市上海市，成立于2001年，是一家知名专业

供应特殊钢企业，专业向国内模具制造企业推荐和供应质量优异的不锈钢、高温合金.主要钢厂

有：国内：宝钢、太钢；进口：浦项、德国VDM、日本冶金、川崎；美国冶联、哈氏、瑞典奥

托昆普等。如今公司销售产品已经普遍应用于汽车制造、船类制造、桥梁制造、石油化工、航

天航空、电站等行业重要的特种金属材料供应商。

........................................................................................................
 Nimonic93 铸造高温合金叶轮：发动机中,高温合金叶轮位于燃烧室和导向器之后,叶片必须工作于高温腐蚀性燃气环境中,承受高温腐蚀性气体的直接冲击和因此带来的极高的热应力和机械应力,容易发生蠕变断裂。此外,叶轮工作时,转数极高,导致lunpan部位遭受巨大的机械应 力,lunpan容易开裂。 早期,叶轮的制造方法是将锻造盘和铸造叶片通过机械加工然后装配在一起。这种制造方法周期长,成本高,装配精度不易保证。为了降低叶轮的制造成本,20世纪60年代末出现了将叶片和lunpan连在一起整体铸造的技术,当时主要用作地面涡轮增压器叶轮。随着铸造工艺水平的提高,整铸技术扩大应用到航空发动机上。目前1500kW以下的小型涡轴发动机广泛采用轴向和径向整体铸造叶轮。这不仅降低了叶轮的制造成本,而且避免了榫头装配的应力 。随着铸造技术和高温合金材料 的飞速发展,人们已经可以获得所期望的特定显微 组织的整铸叶轮.