GH1140是Fe-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金
GH1140高温合金
GH1140是Fe-Ni-Cr基固溶强化型变形高温合金，以加入铬、钨和钼等元素进行固溶强化，使用温度在850℃以下。合金具有中等的热强性、高的塑性，良好的抗冷热疲劳性的、组织稳定性和焊接工艺性能。用于制造多种航空发动机和燃气轮机的燃烧室火焰筒、加力扩散器、整流支板、稳定器、输油圈、加力可调喷口壳体、管接头、衬套以及飞机机尾罩蒙皮等零部件。冶韩主要产品有板、棒、管、丝、带材及锻件等。
GH1140合金性能
合金在550℃～800℃温度范围内长期使用后稍有硬化现象，使室温塑性下降；在700℃以上长期工作时产生沿晶界氧化，可采用65、66-4、W-2和W69-1珐琅涂层、或固体渗Al和真空喷镀Al涂层进行有效保护。合金的综合性能高于GH3030合金，而与GH3039合金相当，可作为这两个合金的代用料。
1.1 材料牌号：GH1140（GH140，GR-2）。
1.2 相似牌号
1.3 材料的技术标准
该合金符合以下技术标准：
GJB 1952—1994 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 2297—1995 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》
GJB 2612—1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3020-1997 《航空用高温合金环坯规范》
GJB 3165—1998 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 3167-1998 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317-1998 《航空用高温合金热轧板规范》
GJB 3318—1998 《航空用高温合金冷轧带材规范》
GB/T 15062—1994 《一般用途高温合金管》
GH1140化学成分
元素 质量分数/%
C0.06～0.12
Cr20.00～23.00
Ni35.00～40.00
W1.40～1.80
Mo2.00～2.50
Al0.20～0.60
Ti0.70～1.20
Fe余
Ce≤0.050
Mn≤0.70
Si≤0.80
P≤0.025
S≤0.015
2. 物理及化学性能
2.1 热性能
2.2 密度
密度为8.09 g/cm³。
2.3 电性能
室温电阻率为1.07×10^-5 Ω·m。
2.4 磁性能
该合金无磁性。
2.5 耐腐蚀性能
不论在国产航空煤油中是否添加了CS₂添加剂，GH1140合金均无腐蚀作用。而对于镍基合金，必须添加适当的添加剂才能防止腐蚀。在某些情况下，使用国外航空煤油时，也可能出现严重的坑状腐蚀。
GH1140供应规格
4mm～14mm热轧板；
0.5mm～3mm冷轧板；
0.1mm～0.8mm带材；
d20mm～450mm棒材；
外径200mm～800mm、内径50mm～50mm、厚60mm～250mm环坯和环形件；外径4mm～50mm、壁厚0.5mm～3mm管材；d0.1mm～6mm丝材；
各种规格的锻件
板、带、丝、管经固溶处理+酸洗后供应；棒材和环形件以热轧或锻造状态供应；锻件以锻造状态或经固溶处理后供应。
1.5 热处理制度
热处理制度如下：
固溶处理：热轧板、冷轧薄板和带材在1050～1090℃进行，然后空冷；
丝材和管材在1050～1080℃进行，可以选择空冷或水冷；
棒材和环坯在1080℃±10℃进行固溶处理后空冷。
1.7 熔炼与铸造工艺
该合金可通过电弧炉熔炼或电弧炉+电渣重熔工艺进行熔炼。
1.8 应用概况与特殊要求
GH1140合金已被广泛应用于制造多种航空发动机的零部件，如燃烧室火焰筒、加力扩散器、整流支板、稳定器、输油圈、加力可调喷口壳体、管接头、衬套以及飞机机尾罩蒙皮等。然而，在长时间550～800℃范围内的使用后，会稍有硬化现象，导致室温下的塑性降低。此外，在1000℃以上的高温下，其抗氧化性略逊于相同用途的镍基合金。
3. 组织结构
3.1 相变温度
3.2 时间-温度-组织转变曲线
3.3 合金组织结构
合金在固溶状态下的组织主要是奥氏体基体，还含有少量的一次Ti(CN)，约占合金重量的0.4%左右。在550～800℃的长期时效下，还会有Cr₂sCs、Y、α和L相的析出，其中700℃长时间时效后析出的量较多，总体约占8%左右。Cr₂C₆的析出温度范围为550～900℃，在较低温度下呈细小链状，随着时效温度的升高逐渐变大并聚集成块。Y相是主要的强化相，呈细小的球状颗粒，析出温度范围为550～800℃，在700℃时析出最多，Y相的大小、数量和稳定性取决于合金中Al和Ti的总含量，主要分布在晶内。σ相和L相是在700～800℃时析出的两种有害相，它们分布在晶内，呈针状或棒状以及块状，时效过程中迅速生长，会降低合金的强度和塑性。L相为Fe₂Mo型，σ相为FeCr型，700℃时这两种相同时析出，以σ相为主，L相很少，而在800℃时，它们会分别独立析出，其中σ相的最大含量可达到4%～4.5%。
4.2 焊接性能
4.2.1 焊接工艺性能
该合金具有良好的焊接工艺性能，可以使用手工氩弧焊、自动钨极氩弧焊、脉冲钨极氩弧焊、点焊、缝焊、钎焊等方法进行连接。在氩弧焊时，焊缝形状良好，熔池流动性略逊于GH3030合金，高温下的抗氧化性也稍逊于镍基合金，因此需要加强保护措施。对于冷成形的板材，在进行氩弧焊前需要进行固溶处理。对于接触焊，应选择合适的规范，以获得满意的焊接接头。焊缝核心内部无裂纹，但可能存在缩孔和结合线伸入，焊接前采用酸洗或碱酸洗可减轻或消除结合线伸入。此外，该合金可以与1Cr18Ni9Ti、GH3030、GH3039、GH3044和GH2132等合金组合进行氩弧焊、点焊和缝焊。
4.4 表面处理工艺
4.4.1 氧化皮处理
热处理后，零件表面会生成氧化皮，可以使用吹砂或酸洗的方法去除。在使用酸洗法清除氧化皮时，可采用氢氟酸-硝酸-硫酸-水溶液的单一酸洗工艺，或者使用氢氧化钠-硝酸钠和硫酸-氯化钠-水溶液的复合碱酸洗工艺。
5.4.2 电抛光
对于合金制造的燃烧室部件，可以在磷酸-硫酸-水溶液中进行电抛光，以改善零件表面的光洁度和使用性能。
5.4.3 珐琅涂层
合金制造的燃烧室部件可以采用W-2、W69-1、65或66-4珐琅涂层进行保护，这些涂层的熔融温度分别为1180℃、1000℃和1080℃。
