特性1:
高持久强度:在 500℃-800℃范围内具有高的持久强度,能在高温下长时间承受载荷而不发生过度变形或断裂。
良好的综合性能:包括良好的塑性、抗疲劳性能和抗蠕变性能等,使其在复杂的力学环境下也能保持稳定的性能。
组织稳定:长期使用过程中,合金的组织结构稳定,能维持其性能的一致性和可靠性。
化学成分:C≤0.08,Mn≤0.6,Si≤0.4,P≤0.015,S≤0.007,Cr 13-16,Ni 余量,Mo 2.8-3.2,Zr≤0.05,Cu≤0.07,Nb 1.8-2.2,B≤0.005,Ti 2.35-2.75,Al 1.3-1.7,Mg≤0.008,W 4.3-5.2,Ce≤0.005。
物理性能:
密度:ρ=8.32g/cm³。
熔化温度范围:1340℃-1365℃。
磁性能:合金无磁性。
热导率:100℃时为 10.2W/(m・K),800℃时为 21W/(m・K)。
电阻率:100℃时为 0.41Ω・mm²/m,800℃时为 0.575Ω・mm²/m。
比热容:25℃-800℃时为 410-575J/(kg・℃)。
线胀系数:20℃-700℃时为 12.6×10⁻⁶/K。
弹性模量:20℃时为 206GPa,600℃时为 73GPa,700℃时为 70GPa。
力学性能:热轧棒经标准热处理后,室温拉伸强度 σb≥1120MPa,延伸率 δ≥17%,断面收缩率 ψ≥19%。
加工和热处理1:
热变形:加热温度为 1160℃-1180℃,佳塑性温度范围为 1160℃-1000℃,一次大变形量为 50%,大尺寸模锻要求采用包套模锻。
晶粒度:合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。
熔炼工艺:采用真空感应熔炼加真空电弧重熔或真空感应熔炼加电渣重熔工艺。国外相似合金采用非真空炉熔炼加真空电弧重熔工艺。
加工工艺
切削加工:GH4698 属于难加工材料,切削时切削力大、切削温度高,刀具磨损快。为提高加工效率和质量,可采用激光加热辅助切削技术。该技术能降低切削力、减小刀具磨损、提高加工效率,通过控制激光参数可使加工区域温度稳定,进而控制加工质量。采用 CVD 涂层硬质合金刀具进行加工,由于其耐高温性能好,在激光加热辅助下刀具寿命比 PVD 涂层刀具寿命高。
热处理加工:航空用锻件的标准热处理制度为 (1110~1130)℃×(8~8.5) h,空冷 +(990~1010)℃×(4~4.5) h,空冷 +(765~785)℃×(16~16.5) h,空冷;航空用盘形锻件的热处理制度为 1120℃±10℃×8h,空冷 + 1000℃±10℃×4h,空冷 + 775℃±10℃×16h,空冷。
锻造工艺
坯料准备:采用真空感应 + 真空自耗熔炼的棒材,如 φ300mm 的棒材,需进行原材料复验,包括化学成分分析、低倍组织检查、晶粒度检测、力学性能测试以及探伤等,确保材料符合标准要求。
锻件设计:根据产品要求和设备能力设计锻件外形,如针对粗加工交付件外形轮廓,对比 “U” 形和 “H” 形模锻件设计方案,综合考虑成本、流线走向、载荷预测、温度场分布和应变场分布等因素,确定采用 “U” 形模锻件设计更为合理。选择大角度拔模斜度的冲头,可降低锻件脱模风险。
加热:将坯料喷涂润滑剂并包裹高温棉,在 1120℃下保温加热,出炉转移时间不大于 45s,以减少热量损失,保证坯料在合适的温度下进行锻造。
锻造设备与参数:使用 400MN 液压机进行锻造,锻压速度为 5mm/s,终锻温度不小于 1000℃。通过控制这些参数,确保锻件在合适的温度和变形速率下成形,有利于获得均匀的组织和良好的力学性能。
数值模拟:利用 DEFORM 等软件进行数值模拟,分析锻件的流线、载荷、温度场和应变场分布等,优化锻件设计和工艺参数,指导实际生产,减少试错成本。
试制与检测:按照确定的工艺参数进行试制生产,对 “U” 形模锻件进行 3 阶段热处理制度:1120℃×8h,空冷;1000℃×4h,空冷;700℃×16h,空冷。随后进行组织、性能测试,包括低倍组织检查、力学性能测试以及探伤等,检测结果表明,锻件的组织均匀、力学性能达标,探伤合格。