[其他]一種含鋁、鎂的GH36(3H481)改型合金

在審

• 申請號: 101986000003588
• 申請日: 1986-05-27
• 公開（公告）號: CN1004814B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發明（設計）人: 付杰;劉錫奎;謝錫善;陳崇禧;張澍;潘書琴;姜紅根;楊建
• 申請（專利權）人: 北京鋼鐵學院;齊齊哈爾鋼廠
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉建民

一種性能優良的ＧＨ３６（ЭИ４８１）改型合金，可通過在ＧＨ３６（ЭИ４８１）中分別加入適量的Ａｌ或Ｍｇ或Ａｌ、Ｍｇ獲得。改型的ＧＨ３６（ЭИ４８１）合金無持久缺口敏感性，綜合性能得到改善。適當調整Ａｌ、Ｍｇ含量，可使０．２接近８０ｋｇ／ｍｍ²使光滑持久壽命和缺口持久壽命比ＧＨ３６（ЭИ４８１）提高近一個數量級。

本發明屬于高溫合金材料。

在650℃左右使用的航空發動機渦輪盤及其他高溫部件（如承力環，緊固件），用材料一我國的GH36合金（見《高溫合金手冊》，1982年版）系參照蘇聯ЭИ481（見ГОСТ5632，1976或C.Б.Mасленков，《жаропрочные Сmали к Сплавы，СПРАВОЧНИК》，MOCKBA，“МЕТАЛУРГИЯ”，1983，cmp，80～82）研制而成。GH36和ЭИ481均屬以碳化物為主要強化相的沉淀型奧氏體合金。除GH36對〔N〕有一定限制外，其他成分和性能與ЭИ481基本相同或相近。GH36的化學成分（%）為：0.36～0.40C，0.30～0.8Si，7.5～9.5Mn，11.5～13.5Cr，7～9Ni，1.1～1.4Mo，0.25～0.50Nb，1.12～1.55V，＜0.12Ti，＜0.03S，＜0.035P，＜0.1N，其余Fe。

近幾年來，雖然不少國內同行通過改進GH36的生產工藝（如鍛造、冶煉等）使合金室溫屈服強度σ0.2和持久性能有所改善，但很不理想。尤其需要指出的是，目前使用的GH36和ЭИ481合金均程度不同的存在著持久缺口敏感性，即缺口持久壽命τ_и＜光滑持久壽命τ。亦即τH/τ＝λ＜1（λ稱為持久缺口敏感系數）。例如，渦輪盤650℃，38kg/mm²下光滑持久壽命在60至160小時之間，而平均缺口持久壽命僅20～30小時。

持久缺口敏感性的存在（λ＜1）顯然是影響GH36和ЭИ481在高溫受力情況下使用壽命的重要原因之一，故消除GH36和ЭИ481持久缺口敏感性就成為提高其使用壽命的重要課題。

發明人對具有持久缺口敏感性的GH36試樣分析發現，它們的含氮量一般均在0.0700%左右或者更高。通過金相及掃描電鏡觀察發現，隨著試樣〔N〕增加，氮碳化釩（鈮）類型的非金屬夾雜物的尺寸由小變大，由彌散分布變為點鏈狀分布，且部分顆粒具有菱角。與此同時由于部分釩進入MC類型氮碳化釩（鈮），明顯減少了有效的、起彌散強化作用的VC。由此可見，GH36合金含有較高的〔N〕（盡管＜0.1%），是導致其持久延伸率δ下降，裂紋易于發生和發展。從而出現持久缺口敏感性的重要原因。然而，在實際生產中由于爐料一般均采用一定比例的返回料，所用鉻鐵含氮量較高和含錳高的奧氏體合金電爐冶煉過程伴隨著嚴重吸氮等原因，GH36含氮量一般均在0.0700%左右。

為消除較高含氮量的有害影響，同時消除GH36合金持久缺口敏感性，并使其他力學性能滿足或顯著優于技術條件規定要求，本發明人采用了如下途徑并獲得了滿意的結果。

一、在GH36合金中加入0.10～0.60%Al。

發明人以10kg真空感應爐通Ar重熔GH36返回料，在保持其他成分和氫、氧含量與GH36基本相同或相近的條件下，分別煉出含Al＊≤0.001%（設定為近似無Al）;0.09%，0.23%，0.33%和0.58%等五種錠子，并在同一鍛造工藝下用400kg空氣錘鍛成Φ20mm試棒，經1140℃×80′/水冷+670℃×14h升溫780℃×16h/空冷的標準熱處理，隨后每爐取樣若干，分別測定室溫延伸率δ、面縮率ψ、屈服強度σ0.2、斷裂強度σb和650℃下的δ、ψ、σ0.2、σb及650℃，38kg/mm²下的δ、ψ、光滑持久壽命τ和缺口持久壽命τH，并取平均值，所得結果如圖1-3所示。圖1為Al對試驗合金室溫拉伸性能的影響;圖2為Al對試驗合金650℃下拉伸性能的影響;圖3表明Al對試驗合金650℃、38kg/mm2下持久性能的影響。由圖1-3可以看出：

1.在GH36合金中加入約0.10～0.60%Al，可完全消除持久缺口敏感性，而拉伸和持久性能均能滿足技術條件要求;