布奎冶金：现货GH141高温合金板

美国牌号：UNS N07041/Rene′41/R41/

                 Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/

                 HynessalloyR41/J1610 

一、GH141概述

     GH141是是沉淀硬化型镍基变形高温合金，在650～950℃范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能。由于合金中铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。

    1.1 GH141材料牌号 GH141(GH4141)。

    1.2 GH141相近牌号 UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610(美国）。 

    1.3 GH141材料的技术标准

    1.4 GH141化学成分  见表1-1。

                                                          表1-1%

C Cr Ni Co Mo Al Ti B Fe Zr Mn Si P S Cu

不大于

0.06～0.12 18.0～20.0 余 10.0～12.0 9.00～10.50 1.40～1.80 3.00～3.50 0.003～0.010 5.00 0.07 0.50 0.50 0.015 0.015 0.50

 

注：航天用材可加入ω（Mg)<0.05%和ω(La)<0.035%。1.5 GH141热处理制度 见表1-2。

                                         表1-2

品种 热处理制度

（航空）圆饼、环坯、环形件、棒、板材 规范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷

（航天）棒、盘件 规范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷

规范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷

板材 规范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷

规范Ⅴ:1080℃,保温不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷

 

    1.6 GH141品种规格与供应状态 可提供各种规格的圆饼、环坯、环形件、薄板、带材、棒材、锻件和精密铸件等。板材于固溶状态交货，棒材和锻件不经热处理交货。 

    1.7 GH141熔炼与铸造工艺 合金采用真空感应熔炼、真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺。 

    1.8 GH141应用概况与特殊要求 该合金广泛用于制造航空、航天发动机高温承力零部件，如导向叶片、燃烧室、涡轮、导向器高温承力件、轴、盘、叶片和紧固件等，板材焊接件热处理时的应变时效裂纹，可采用焊前过时效处理或在焊前控制固溶处理后的冷却速度的方法来解决，焊后再进行标准热处理。

 

二、GH141物理及化学性能    

    2.1 GH141热性能 

2.1.1 GH141熔化温度范围  1316～1371℃[2]。 

2.1.2 GH141热导率  见图2-1。 

                                                                        表2-1 

θ/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900

λ/(W/(m·℃)) 8.37 10.47 12.56 15.07 17.17 19.56 21.35 23.45 25.96

 

2.1.3 GH141线膨胀系数 见图2-2。

                                                                        表2-2

θ/℃ 20～100 20～200 20～300 20～400 20～500 20～600 20～700 20～800 20～900

α1/10-6℃-1 10.54 11.69 12.24 12.78 13.08 13.48 14.21 14.97 15.91

 

2.2 GH141密度  ρ=8.27g/cm3。 

2.3 GH141电性能 δ2mm板材的室温电阻率见表2-3。

                                                                        表2-3

状态 ρ/(10-6Ω.m) 状态 ρ/(10-6Ω.m)

热轧 1.31 1175℃,0.5h,空冷 1.33

1065℃,4h,空冷 1.25 1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷 1.34

1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷 1.27

 

2.4 GH141磁性能 见表2-4。

                                                                        表2-4

状态 20℃下300Οe时的磁导率/(H/m)

1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷 ＜1.002

1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷 ＜1.002

 

2.5 GH141化学性能 

2.5.1 GH141抗氧化性能 在空气介质中的氧化速率见表2-5。

                                       表2-5

表面状态 θ/℃ 不同时间氧化速率/(g/(m2·h)) 表面状态 θ/℃ 不同时间氧化速率/(g/(m2·h))

25h 50h 75h 100h 200h 25h 50h 75h 100h 200h

磨光 900 0.240 0.150 0.120 0.095 0.066 磨光 1100 1.360 0.870 0.750 0.680 0.490

磨光 1000 0.610 0.410 0.320 0.260 0.182 W-2涂层 1100 0.496 0.494 0.413 0.356 ---

 

三、GH141力学性能

3.1 GH141技术标准规定的性能

3.1.1 GH141圆饼、环坯、环形件、大棒材标准规定的性能见表3-1。

                                         表3-1

 

材料标准 品种 热处理制度 拉伸性能 HBS 持久性能

θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% φ/% θ/℃ σ/MPa t/h δ/%

Q/5B 4027-1992 Q/3B 4060-1992 圆饼、环坯、环形件、大棒材 1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷 760 ≥835 ≥620 ≥12 ≥15 ≥283 900 172 ≥20 -

 

注：1 环形件经退火处理后的室温硬度HBS≤363。

      2 经固件和时效处理后的室温硬度HRC≥30(HBS≥283)。 

3.1.2 GH141紧固件标准规定的性能见表3-2。 

                                       表3-2

 

材料标准 品种 热处理制度 拉伸性能 持久性能

θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% φ/% θ/℃ σ/MPa t/h

Q/6S 1033-1992 紧固件 冷拉后1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷 20 ≥1070 - ≥8 ≥10 730 586 ≥30

760 ≥870 - ≥8 ≥10

 

3.1.3 GH141d90mm棒材标准规定的性能见表3-3。

                                       表3-3

热处理状态 θ/℃ 拉伸性能 HBS 冲击韧性 持久性能

σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% φ/% aKV/(kJ/m2) σ/MPa t/min

不小于

1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷 20 1175 880 12 12 340 147

800 735 635 15 20 - 588 90

 

3.1.4 GH141板材、带材标准规定的性能见表3-4。

                                        表3-4

 

热处理制度 厚度/mm θ/℃ 拉伸性能 HRC

σb/MPa σP0.2/MPa δ5/%

1080℃，保温不小于2.4min/mm,空冷 0.4～2.9 20 ≤1170 ≤690 ≥30 ≤30

≥2.9～4.0 20 ≤1240 ≤795 ≥30 ≤30

固溶处理＋760℃，16h，空冷 ≤0.50 20 ≥1105 ≥825 ≥6 ≥35

760 ≥895 ≥760 ≥3 -

>0.50 20 ≥1170 ≥895 ≥10 ≥35

760 ≥965 ≥760 ≥3 -  

 

四、GH141组织结构 

4.1 GH141相变温度 合金热处理后，组织中析出相的相变温度范围见表4-1。 

                                                                         表4-1

析出相 γ′ M6C M23C6 MC μ σ

相变温度范围/℃ <1052 760～1149 760～901/982 796～1149 870～980 760～982/1038

 

4.2 GH141时间-温度-组织转变曲线

4.2.1 GH141铸态试样经1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同温度保湿1h，析出相数量和温度的关系见图4-2。

4.2.2 GH141经1200℃,2h固溶处理后，再在760～1200℃时效2～96h,析出相数量和时效温度的关系见图4-2。

4.2.3 GH1415000h长期时效后，合金中析出相数量的变化见图4-3。

4.3 GH141合金组织结构 合金在标准热处理状态的组织除γ基体外，还存在γ′、M6C、M23C6、MC，长期时效后有μ相析出。

 

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