GH159 合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎上發展起來的一種新型高強度多相鈷基高溫合金。它的主要特點是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發產生交叉網狀分布的片關ε相來阻止位錯的長程運動而產生強化，再經過時效處理析出彌散的Ni3X相補充強化。該合多金具有超高強度、良好的塑韌性和高的應力腐蝕抗力等綜合性能，並且在650℃的高溫下仍能保持其高強度的特性。該合金不僅可廣泛用於航空發動機的高溫緊固螺栓等零件，也可用於應力腐蝕環境下（如海洋大氣環境）服役的飛機用超高強度緊固件。供應的主要品種是冷拉棒材。
基本介紹
- 外文名：GH159
- 相近牌號：MP159 (美國）
- 化學成分：C
- 技術標準：Q/6S 992-1992
- 熔化溫度範圍：1318℃
GH159鈷基高溫合金,1.3、材料的技術標準,1.4、化學成分,1.5、熱處理制度,1.6、品種規格與供應狀態,1.7、熔煉與鑄造工藝,1.8、套用概況與特殊要求,物理及化學性能,2.1.1、熔化溫度範圍,2.1.2、熱導率,2.1.3、線膨脹係數,2.2、密度,2.3、電性能,2.4、磁性能,2.5、化學性能,組織結構,4.1、 相變溫度,4.2、 合金組織結構,成形性能,5.1、 合金加工,5.2、 零件熱處理工藝,5.3、 表面處理工藝,
GH159鈷基高溫合金
1.3、材料的技術標準
Q/6S 992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》（北京航空材料研究所）
C3S 284-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
協上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
1.4、化學成分
表1-1
C | Cr | Ni | Co | Mo | Fe | Ti |
≤0.04 | 18～20 | 餘量 | 34～38 | 6～8 | 8～10 | 2.5～3.25 |
Al | Nb | B | Mn | Si | P | S |
0.1～0.3 | 0.25～0.75 | ≤0.03 | ≤0.20 | ≤0.20 | ≤0.02 | ≤0.01 |
1.5、熱處理制度
固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室溫進行48%±1%的冷拔變形+時效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。
1.6、品種規格與供應狀態
可以生產d5～25mm的冷拉棒材，狀態為冷拔態。
1.7、熔煉與鑄造工藝
合金採用真空感應加真空電弧重熔的雙聯生產工藝。
1.8、套用概況與特殊要求
該合金主要用於航空發動機的緊固件，在600℃下性能穩定，可長期使用，是2018年綜合性能最好的航空發動機緊固件材料。
合金主要是經過冷變形誘發產生大量網關分布的ε相進行強化。因此，對冷拔變形的工藝參數要嚴格控制。變形量過小，強度不足，變形量太大，強度升高，但塑性降低。實踐證明，當冷變形量控制在下限時合金具有較好的綜合性能。
物理及化學性能
2.1.1、熔化溫度範圍
1318℃
2.1.2、熱導率
表2-1
θ/℃ | θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
λ/（W/（m·C）） | 冷拔狀態 | 11.3 | 14.1 | 15.6 | 17.4 | 19.1 | 21.0 | 23.0 | 24.6 |
λ/（W/（m·C）） | 冷拔+時效狀態 | 11.0 | 13.8 | 15.3 | 17.1 | 18.6 | 20.5 | 21.0 | -- |
2.1.3、線膨脹係數
表2-2
θ/℃ | 25～100 | 25～200 | 25～300 | 25～400 | 25～500 | 25～600 | 25～700 | 25～800 |
α/10-6C-1 | 14.3 | 14.2 | 14.2 | 14.6 | 14.9 | 15.1 | 16.0 | 18.2 |
2.2、密度
ρ=8.33g/cm3
2.3、電性能
合金電阻率 見表2-3
θ/℃ | 25 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
ρ/(10-6Ω.m) | 冷拔狀態 | 1.033 | 1.059 | 1.086 | 1.118 | 1.151 | 1.201 | 1.236 |
冷拔+時效狀態 | 1.096 | 1.102 | 1.135 | 1.162 | 1.181 | 1.210 | 1.231 |
2.4、磁性能
合金在25℃時的磁導率為1.00265
2.5、化學性能
該合金具有較好的抗縫隙腐蝕和應力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實驗中未發現縫隙腐蝕和點蝕。在擦鹽試驗中未發生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應力腐蝕開裂的能力。
組織結構
4.1、 相變溫度
γ+ε兩相區溫度範圍為540~700℃，540℃以下的γ相為亞穩定。
4.2、 合金組織結構
合金在上臨界溫度（約為700℃）以上為穩定的面心立方γ相，在下臨界溫度儀下（約為540℃）為穩定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ+ε的兩相區。當合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩定態的γ相。當在室溫下進行冷變形時可誘發γ相到ε相的馬氏體型轉變。因此，合金經固溶處理後全部為亞穩定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發生馬氏體相變轉變為穩定的ε相。所生成的ε相為波片狀，在面心立方的γ相晶粒內呈交叉網狀分布。
成形性能
5.1、 合金加工
合金鋼錠受限制1125~1180℃保溫18~36h進行均勻化處理以減少組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯溫度不高於600℃，加熱溫度為120℃±10℃，時間不小於4h，開鍛溫度不低於1050℃，終鍛溫度不低於950℃。合金熱軋開坯裝爐溫度不高於700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30~60min。道次最大變形量不超過20%。終軋溫度不低於950℃。熱軋後合金在1050~1075℃退火1h以得到均勻晶粒，便於後續冷變形加工。
5.2、 零件熱處理工藝
螺栓的熱處理工藝為650~675℃，4h時效處理，空冷。
5.3、 表面處理工藝
合金京劇不敏感加熱熱鐓成螺帽後，表面再經冷搓絲加工螺紋。
