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GH4141（GH141）鎳基變形高溫合金
中國牌號：GH141/GH4141
美國牌號：UNS N07041/Rene′41/R41/
Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/
HynessalloyR41/J1610
GH141概述
GH141是沉淀硬化型鎳基變形高溫合金，在650～950℃范圍內，具有高的拉伸和持久蠕變強度和良好的抗氧化性能。由于合金中鋁、鈦、鉬含量較高，鑄錠開坯比較困難，但變形后的材料具有較好的塑性，在退火狀態(tài)下可以冷成形，也可進行焊接，焊接部件熱處理時易產生應變時效裂紋。合金的品種有薄板、帶、絲、盤件、環(huán)形件、鍛件、棒材、和精密鑄件等，適合于制造在870℃以下要求有高強度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天發(fā)動機高溫零部件。
GH141相近牌號 UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610（美國）。
GH141材料的技術標準
GH141化學成分
表1-1 %
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C
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Cr
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Ni
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Co
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Mo
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Al
|
Ti
|
B
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Fe
|
Zr
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cu
|
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不大于
|
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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
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注：航天用材可加入ω（Mg）<0.05%和ω（La）<0.035%。
GH141熱處理制度見表
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品種
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熱處理制度
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（航空）圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、棒、板材
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規(guī)范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷
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（航天）棒、盤件
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規(guī)范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷
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規(guī)范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷
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板材
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規(guī)范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷
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規(guī)范Ⅴ:1080℃,保溫不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷
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GH141品種規(guī)格與供應狀態(tài) 可提供各種規(guī)格的圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、薄板、帶材、棒材、鍛件和精密鑄件等。板材于固溶狀態(tài)交貨，棒材和鍛件不經熱處理交貨。
GH141熔煉與鑄造工藝
合金采用真空感應熔煉、真空感應熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝。
GH141應用概況與特殊要求 該合金廣泛用于制造航空、航天發(fā)動機高溫承力零部件，如導向葉片、燃燒室、渦輪、導向器高溫承力件、軸、盤、葉片和緊固件等，板材焊接件熱處理時的應變時效裂紋，可采用焊前過時效處理或在焊前控制固溶處理后的冷卻速度的方法來解決，焊后再進行標準熱處理。
GH141物理及化學性能
GH141熱性能
GH141熔化溫度范圍 1316～1371℃[2]。
GH141熱導率 。
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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
|
GH141線膨脹系數
|
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
|
GH141密度 ρ=8.27g/cm3。
GH141電性能 δ2mm板材的室溫電阻率。
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狀態(tài)
|
ρ/（10-6Ω.m）
|
狀態(tài)
|
ρ/（10-6Ω.m）
|
|
熱軋
|
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
|
|
|
GH141磁性能
|
狀態(tài)
|
20℃下300Οe時的磁導率/（H/m）
|
|
1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷
|
＜1.002
|
|
1175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷
|
＜1.002
|
GH141化學性能
GH141抗氧化性能在空氣介質中的氧化速率
|
表面狀態(tài)
|
θ/℃
|
不同時間氧化速率/（g/（m2·h））
|
表面狀態(tài)
|
θ/℃
|
不同時間氧化速率/（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涂層
|
1100
|
0.496
|
0.494
|
0.413
|
0.356
|
---
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GH141力學性能
GH141技術標準規(guī)定的性能
GH141圓餅、環(huán)坯、環(huán)形件、大棒材標準規(guī)定的性能
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材料標準
|
品種
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熱處理制度
|
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
|
圓餅、環(huán)坯、環(huán)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 環(huán)形件經退火處理后的室溫硬度HBS≤363。
2 經固件和時效處理后的室溫硬度HRC≥30（HBS≥283）。3.1.3 GH141d90mm棒材標準規(guī)定的性能
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熱處理狀態(tài)
|
θ/℃
|
拉伸性能
|
HBS
|
沖擊韌性
|
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
|
GH141板材、帶材標準規(guī)定的性能
|
熱處理制度
|
厚度/mm
|
θ/℃
|
拉伸性能
|
HRC
|
|
σb/MPa
|
σP0.2/MPa
|
δ5/%
|
|
1080℃，保溫不小于2.4min/mm,空冷
|
0.4～2.9
|
20
|
≤1170
|
≤690
|
≥30
|
≤30
|
|
≥2.9～4.0
|
20
|
≤1240
|
≤795
|
≥30
|
≤30
|
|
固溶處理＋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
|
-
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GH141組織結構
GH141相變溫度合金熱處理后，組織中析出相的相變溫度范圍
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析出相
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γ′
|
M6C
|
M23C6
|
MC
|
μ
|
σ
|
|
相變溫度范圍/℃
|
<1052
|
760～1149
|
760～901/982
|
796～1149
|
870～980
|
760～982/1038
|
GH141時間-溫度-組織轉變曲線
GH141鑄態(tài)試樣經1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同溫度保濕1h，析出相數量和溫度的關系
GH141經1200℃,2h固溶處理后，再在760～1200℃時效2～96h,析出相數量和時效溫度的關系
GH141 5000h長期時效后，合金中析出相數量的變化。
GH141合金組織結構合金在標準熱處理狀態(tài)的組織除γ基體外，還存在γ′、M6C、M23C6、MC，長期時效后有μ相析出。
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