GH4133和GH4133B是Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金
GH4133和GH4133B是Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,GH4133B合金是在GH4133合金基础上添加适量的镁、锆后的改型合金。两种合金的使用温度均在750℃以下,均具有良好的综合力学性能、具有屈服强度高的特点;具有良好的抗氧化性能、组织稳定且晶粒均匀细小;易于热加工成型。
尤其是GH4133B合金改善了GH4133合金在750℃以下存在的缺口敏感性,使材料的使用寿命成倍的增加,大幅度地提高了持久强度和塑性。两种合金适合于制造温度在750℃以下航空发动机的涡和工作叶片等重要承力件。

GH4133B是一种镍基高温合金,具有优异的高温力学性能和耐腐蚀性能。它是由镍、铬、钼、钛等元素组成的合金,主要用于制造高温工作条件下的叶片、燃烧室、燃气涡轮等部件。
一、化学成分:
GH4133B高温合金的化学成分如下:
镍(Ni):55.5-58.0%
铬(Cr):16.0-18.0%
铁(Fe):10.0-15.0%
钼(Mo):4.5-6.0%
钛(Ti):2.0-3.0%
铝(Al):1.0-2.5%
钒(V):0.1-0.5%
锰(Mn):0.1-0.5%
碳(C):0.05-0.15%
硅(Si):≤0.5%
磷(P):≤0.02%
硫(S):≤0.015%
镁(Mg):≤0.01%
铌(Nb):≤0.01%
铜(Cu):≤0.01%
锡(Sn):≤0.01%
锑(Sb):≤0.01%
钛(Ti):≤0.01%
铝(Al):≤0.01%
二、物理性能:
密度:GH4133B高温合金的密度约为8.3 g/cm³,相对于其他材料而言比较轻。
熔点:GH4133B高温合金的熔点约为1330-1380℃,具有较高的熔点温度。
热膨胀系数:GH4133B高温合金的线膨胀系数为12.9×10⁻⁶/℃(20-1000℃),较低的热膨胀系数使其具有较好的热稳定性。
抗氧化性能:GH4133B高温合金具有优异的抗氧化性能,可以在高温下长时间使用而不容易氧化和腐蚀。
强度和硬度:GH4133B高温合金具有较高的强度和硬度,可以在高温下承受较大的力和压力。
塑性:GH4133B高温合金具有良好的塑性,可以通过冷加工和热加工等方式进行成型和加工。
1 试验方法
1.1试验模锻件的模锻生产工艺
试验模锻件是某发动机承力环模锻件。呈面盆状,盆口外径412mm,盆底外径φ255mm,高度76mm,轮缘厚度29mm。采用1000kJ对击锤,轻(0.20MJ)、中(0.35MJ)、重(0.9MJ)三挡锤击能量模锻成型。模锻加热温度1160℃,开锻温度980~990℃,终锻温度850~900℃;运料时间33~40s;轻击4~8锤,时间18~51s,中击3~6锤,时间16~46s,重击4~7锤,时间37~63s。
1.2 直接时效试验
按标准规定的取样位置,在未经热处理的承力环模锻件上切取拉力、冲击、高温持久试样各8件,按标准时效工艺(750℃×16h,空冷)进行时效处理后,按国标方法测定机械性能。
1.3预备热处理试验
使用未热处理的承力环模锻件,按标准位置切取拉力、冲击、持久试样各8件,对试样进行预备热处理(1120℃×15min,空冷或水冷)+标准热处理(1080℃×2h,空冷+ 750℃×16h,空冷)后,按国标方法测定机械性能。其中,4件试样预备热处理采用水冷方式,另4件空冷。
1.4 标准热处理试验
使用未热处理的承力环模锻件,按标准位置切取拉力、冲击、持久试样各8件,对试样进行标准热处理(1080℃×2h,空冷或水冷+750℃×
16h,空冷)后,按国标方法测定机械性能。其中,4件试样固溶后水冷,另4件试样空冷。
1.5固溶温度试验
试验温度范围1000~1080℃,每隔10℃试验一组试样,加上原始状态对比组,共试验10组试样。固溶时间和以后的时效工艺,完全按标准工艺。每组试样均分析金相组织,包括:晶粒形状、晶界状态、平均晶粒截距。1040~1080℃范围试验的5组试样,除分析组织外,还测定机械性能,包括:室温拉力、室温冲击、高温持久性能。
1.6金相组织及断口检验方法
按标准取样位置切取低倍试片,检查模锻件热处理前后的低倍组织。在拉力棒头部检查金相组织,使用图象分析仪,测量最大晶粒截距和平均晶粒截距,使用扫描电子显微镜分析拉力试样的断口形态。
2 试验结果
2.1不同热处理工艺后的机械性能(表1)和金相
2.1.1 标准热处理模锻件:标准热处理后(固溶空冷)的模锻件,各项性能十分优良,a比技术标准高18%,00.2高15%,δs高73%,ψ高79%,Ak高116%,持久强度合格。标准热处理固溶冷却方式对模锻件性能有影响:固溶加热后水冷和空冷件的强度和相对伸长率差不多,但是,ψ值水冷件高16%,冲击韧性高25%。同时,水冷件的性能比较均匀,空冷件的性能比较分散。

未热处理模锻件的低倍组织如图1a,低倍面上无任何冶金缺陷;难变形区低倍组织粗糙,颜色班驳;大变形区,低倍组织均匀细致,颜色灰白;低倍试片的大部分面积存在肉眼不能分辨的低倍晶粒。标准热处理模锻件的低倍组织如图1b,低倍面上均存在~φ1mm的低倍晶粒,轮缘部位存在~φ1.5mm低倍大晶粒,幅板部位存在~φ2.0mm低倍大晶粒。