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更新时间：2020-12-02
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GH3536
一、GH3536概述
GH3536是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金，具有良好的抗养化和耐腐蚀性能，在900℃以下有中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空发动机的燃烧室部件和高温部件，在900℃以下使用，短时工作温度可达1080℃。供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件、环形件和精密铸件。
1.1GH3536材料牌号 GH3536(GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5)
1.2GH3536相近牌号 UNSNO6002，HastelloyX（），NC22FeD（法国）， NiCr22FeMo（德国），NimonicPE13（英国）
1.3GH3536材料的技术标准
GJB1952-1994《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB3020-1997《航空用高温合金环坯规范》
HB5494-1992《GH53金冷(轧)拔无缝管》
HB5495-1992《GH53金冷轧薄板》
HB5496-1992《GH53金圆饼、环坯和环形件》
HB5497-1992《GH53金热轧和锻制棒材》
HB5498-1992《HGH53金冷拉焊丝》
Q/3B4074-1994《GH53金冷轧带材技术条件》
Q/5B4018-1992《K53金熔模精密铸件》
Q/CB61-1996《航空用GH53金冷加工焊接钢管》
1.4GH3536化学成分见表1-1。
表1-1%
C | Cr | Ni | Co | W | Mo | Al | Ti | Fe | B | Cu | Mn | Si | P | S |
不大于 | ||||||||||||||
0.05～0.15 | 20.5～23.0 | 余量 | 0.50～2.50 | 0.20～1.00 | 8.0～10.0 | ≤0.50 | ≤0.15 | 17.0～20.0 | 0.010 | 0.50 | 1.00 | 1.00 | 0.025 | 0.015 |
注：B按计算量加入、不分析。
1.5GH3536热处理制度板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和环形件检验试样：1175℃?15℃，空冷或更快冷却；带材：1065～1105℃，快速冷却。
1.6GH3536品种规格与供应状态供应δ0.5～4.0mm的板材，δ0.05～0.8mm的带材，外径4～20mm、壁厚1.0～2.0mm的管材，直径0.2～10.0mm的焊丝，直径≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件以及不同形状和尺寸的精密铸件。板材、带材和管材经固溶处理和酸洗后供应，带材也可呈冷轧状态供应；焊丝以硬态、半硬态、固熔加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货，也可以直条交货；棒材和环形件不经热处理交货。精密铸件于铸造状态供应。
1.7GH3536熔炼与铸造工艺采用电弧炉加电渣或非真空感应炉加电渣重熔工艺。生产铸件则采用感应炉重熔母合金后浇注于加热的模壳内，浇注速度以快些为好。
1.8GH3536应用概况与特殊要求该合金在国外航空发动机和民用工业中获得了为广泛的应用，我国主要用于制造燃烧室部件和热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下使用后有一定的时效硬化现象。
二、GH3536物理及化学性能
2.1GH3536热性能
2.1.1GH3536(GH536)熔化温度范围1295～1381℃[1]。
2.1.2GH3536(GH536)热导率见表2-1。
2.1.3GH3536比热容见表2-2。
2.1.4GH3536线膨胀系数见表2-3。
2.1.5GH353金铸件的热扩散率见表2-4。
表2-1[1]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
λ/（W/（m?℃）） | 13.38 | 17.97 | 20.27 | 22.40 | 24.62 | 26.79 | 29.05 | 31.14 | 33.44 |
表2-2
θ/℃ | 17 | 100 | 200 | 280 | 408 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
c/(J(kg?℃)) | 372.6 | 372.6 | 389.4 | 456.4 | 427.1 | 452.2 | 464.7 | 515.0 | 535.9 | 561.0 |
表2-3[1]
θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 |
α/10-6℃-1 | 12.1 | 12.5 | 13.4 | 14.0 | 14.3 | 14.8 | 15.5 | 15.8 | 16.1 |
2.2GH3536密度ρ=8.28g/cm3[1]。
2.3GH3536电性能电阻率见表2-5。
表2-4
θ/℃ | 24 | 100 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Q/（10-6m2/S）） | 2.78 | 3.06 | 3.68 | 3.64 | 4.36 | 4.32 | 4.38 | 4.91 | 5.23 |
2.4GH3536磁性能合金无磁性。
2.5GH3536化学性能
2.5.1GH3536性能合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-6。
表2-5[1]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
p/（10-6Ω.M）） | 1.18 | 1.20 | 1.21 | 1.22 | 1.24 | 1.25 | 1.26 | 1.27 | 1.29 |
表2-6[1]
θ/℃ | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 |
氧化速率/（g/(m2?h）） | 0.0023 | 0.060 | 0.117 | 0.200 | 0.611 |
三、GH3536力学性能
GH3536技术标准规定的不同品种的力学性能见表3-1。
表3-1
品种 | 室温拉伸性能 | 815℃持久性能 | 性能 | ||||
σP0.2/MPa | σb/MPa | δ5/% | σ/MPa | t/h | δ5/% | ||
不小于 | |||||||
冷轧薄板 冷轧带材 冷拔管材 棒材 环形件 精铸件② | 310 310 310 275 275 200 | 725 760② 690 690 690 380 | 35 30① 25 30 30 10 | 110 - - 105 105 - | 24 - - 24 24 - | 8.0 - - 10.0 10.0 - | 弯曲180? 弯曲180? 液压、扩口 HBS≤241 HBS≤241 HBS≤96 |
①δ<0.25mm的带材的室温抗拉强度σb≥725MPa,δ5≥25%。
②精铸件铸态815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。经800℃，50h，空冷处理后HRC≤24。
四、GH3536(GH536)组织结构
4.1GH3536相变温度
4.2GH3536时间-温度-组织转变曲线
4.3GH353金组织结构
4.3.1该合金在固溶状态的组织为奥氏体基体，还有少量的TiN和M6C型碳化物。经700～900℃时效后主要析出相为M12C和M3B2，同时也伴有微量μ相和L相。经700℃，200h时
效后出现少量σ相，但在800℃时效后σ相不存在，而析出微量M23C6，有时出现微量L相。因此合金在时效后呈现一定程度的时效硬化现象，使塑性下降，高温强度也有所减低。
4.3.2冷轧薄板技术标准规定，供应状态冷轧薄板的晶粒度应在4～8级范围内。
五、GH3536（GH536）工艺性能与要求
5.1GH3536成形性能合金具有良好的冷、热加工成形性能。锻造加热温度1170℃?10℃，终锻温度不低于950℃；板坯热轧加热温度1150℃?10℃，终轧温度不低于850℃；环形件热轧加热温度1170℃?10℃。
合金的高温拉伸塑性图见图5-1。高温镦粗试样经1180℃，45min固溶处理后的再结晶曲线见图5-2。
5.2GH3536焊接性能该合金具有良好的焊接工艺性能，可采用氩弧焊、缝焊和点焊等方法进行焊接。氩弧焊时推荐采用HGH3536或HGH3113焊丝。
5.2.1GH3536手工氩弧焊对接规范见表5-1。
表5-1[5]
被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 焊丝 | 接头形式 | 焊接电流/A | 氩气流量/(L/min) | 钨直径/mm | 电源及性 | |
牌号 | 直径/mm | ||||||||
GH3536＋GH3536 | 1.0＋1.0 | 供应状态或固溶状态 | HGH3536 HGH3113 | 1.2～1.6 | 对接 | 40～60 | 10～13 | 1.6～2.0 | 直流正性 |
1.5＋1.5 | HGH3536 HGH3113 | 1.2～1.6 | 50～70 | 12～15 | 1.8～2.2 | ||||
5.2.2GH3536自动钨脉冲氩弧焊对接规范见表5-2。
表5-2
厚度/mm | 焊前状态 | 焊丝 | 弧压/V | 脉冲电流/A | 维弧电流/A | 脉冲幅比 | 脉冲宽比 | 脉冲频率 | 焊接速度/(m/min) | 送丝速度/(m/min) | |
牌号 | 直径/mm | ||||||||||
1.0 1.2 1.5 | 固溶 | - HGH-1 HGH-1 | - 1.0 1.0 | 8.5 8.5 9.0 | 60 65 100 | 20 22 28 | 3 3 3.5 | 2 2 2 | 3 3 3 | 0.25 0.2 0.23 | - 0.20 0.25 |
5.2.3GH3536缝焊规范见表5-3。
表5-3[5]
被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 滚盘宽度/mm | 焊接时间/s | 休止时间/s | 焊接速度/(m/min) | 电压力/kN | |
上 | 下 | |||||||
GH3536＋GH3536 | 1.0＋1.0 | 固溶或供应状态 | 5.5 | 7.0 | 0.14～0.18 | 0.14～0.22 | 0.34～0.40 | 0.25 |
1.5＋1.5 | 5.5 | 7.0 | 0.16～0.20 | 0.14～0.22 | 0.22～0.34 | 0.25 | ||
5.2.4GH3536点焊规范见表5-4。
表5-4[5]
被焊材料 | 厚度/mm | 焊前状态 | 电直径/mm | 焊接时间/s | 电压力/kN | 单点抗剪强度/MPa | 正拉强度/MPa | |
上 | 下 | |||||||
GH3536＋GH3536 | 1.0＋1.0 | 固溶或供应状态 | 6 | 7 | 0.16～0.24 | 0.1～0.2 | ≥9.35 | ≥6.36 |
1.5＋1.5 | 6 | 7 | 0.20～0.36 | 0.2～0.3 | ≥12.30 | ≥10.60 | ||
5.2.5GH3536焊接接头的力学性能见表5-5。
表5-5[6]
焊接方法 | 厚度/mm | 焊前状态 | 焊后处理 | 焊丝牌号 | θ/℃ | 接头强度 | 持久性能 | ||
σb/MPa | 强度系数/% | σ/MPa | t/h | ||||||
氩弧焊 | 1.5 | 供应状态 | 未处理 | HGH3536 | 20 650 815 | 800 586 337 | 100 100 100 | - 294 110 | - 217.6 46.4 |
脉冲氩弧焊 | 1.0 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 650 | 842 531 | 100 90 | - - | - - |
1.5 | 供应状态 | 未处理 | HSG-1 | 20 650 | 826 581 | 100 98 | - 294 | - 296.5 | |
缝焊 | 1.5 | 供应状态 | 未处理 | - | 20 650 815 | 763 514 325 | 96 91 100 | - 294 110 | - 214.2 48.6 |
5.3GH3536零件热处理工艺板材制件固溶处理：1150℃?10℃，2～15min，快速空冷。焊接件或火焰筒处理：980℃?10℃，60min，空冷。机加工后除应力处理：870℃?10℃，30～60min，空冷。零件稳定尺寸处理：760℃?10℃，2h，空冷。
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