UNITEMP41镍基合金钢板，薄板UNITEMP41合金成分
GH4141（GH141）镍基变形高温合金
中国牌号：GH141/GH4141
美国牌号：UNS N07041/Rene′41/R41/
Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/
HynessalloyR41/J1610
一、GH141概述
GH141是沉淀硬化型镍基变形高温合金，在650～950℃范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能。由于合金中铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。
1.1 GH141材料牌号 GH141（GH4141）。
1.2 GH141相近牌号 UNS N07041，Rene′41，R41，Carpenter41，PYROMET41，UNITEMP41，HynessalloyR41，J1610（美国）。
1.3 GH141材料的技术标准
1.4 GH141化学成分 见表1-1。
表1-1 %
CCrNiCoMoAlTiBFeZrMnSiPSCu不大于0.06～0.1218.0～20.0余10.0～12.09.00～10.501.40～1.803.00～3.500.003～0.0105.000.070.500.500.0150.0150.50
注：航天用材可加入ω（Mg）<0.05%和ω（La）<0.035%。
1.5 GH141热处理制度见表1-2。
表1-2
品种热处理制度（航空）圆饼、环坯、环形件、棒、板材规范Ⅰ:1080℃±10℃,快淬+1120℃±10℃，0.5h,空冷+900℃±10℃,1-4h,空冷（航天）棒、盘件规范Ⅱ:1080℃,4h,油冷+760℃，16h,空冷规范Ⅲ:1065℃,4h,空冷+760℃，16h,空冷板材规范Ⅳ:1180℃,30min，空冷+900℃，4h,空冷规范Ⅴ:1080℃,保温不小于2.4min/mm,空冷+760℃，16h,空冷
1.6 GH141品种规格与供应状态 可提供各种规格的圆饼、环坯、环形件、薄板、带材、棒材、锻件和精密铸件等。板材于固溶状态交货，棒材和锻件不经热处理交货。
1.7GH141熔炼与铸造工艺合金采用真空感应熔炼、真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺。
1.8GH141应用概况与特殊要求 该合金广泛用于制造航空、航天发动机高温承力零部件，如导向叶片、燃烧室、涡轮、导向器高温承力件、轴、盘、叶片和紧固件等，板材焊接件热处理时的应变时效裂纹，可采用焊前过时效处理或在焊前控制固溶处理后的冷却速度的方法来解决，焊后再进行标准热处理。
二、GH141物理及化学性能
2.1 GH141热性能
2.1.1 GH141熔化温度范围 1316～1371℃[2]。
2.1.2 GH141热导率 见图2-1。
表2-1[2]
θ/℃100200300400500600700800900λ/（W/（m·℃））8.3710.4712.5615.0717.1719.5621.3523.4525.96
2.1.3 GH141线膨胀系数 见图2-2。
表2-2[2]
θ/℃20～10020～20020～30020～40020～50020～60020～70020～80020～900α1/10-6℃-110.5411.6912.2412.7813.0813.4814.2114.9715.91
2.2 GH141密度 ρ=8.27g/cm3。
2.3 GH141电性能 δ2mm板材的室温电阻率见表2-3。
表2-3[3]
状态ρ/（10-6Ω.m）状态ρ/（10-6Ω.m）热轧1.311175℃,0.5h,空冷1.331065℃,4h,空冷1.251175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷1.341065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷1.27
2.4 GH141磁性能见表2-4。
表2-4[4]
状态20℃下300Οe时的磁导率/（H/m）1065℃,4h,空冷+760℃,16h,空冷＜1.0021175℃,0.5h,空冷+900℃,4h,空冷＜1.002
2.5 GH141化学性能
2.5.1 GH141抗氧化性能在空气介质中的氧化速率见表2-5。
表2-5[9]
表面状态θ/℃不同时间氧化速率/（g/（m2·h））表面状态θ/℃不同时间氧化速率/（g/（m2·h））25h50h75h100h200h25h50h75h100h200h磨光9000.2400.1500.1200.0950.066磨光11001.3600.8700.7500.6800.490磨光10000.6100.4100.3200.2600.182W-2涂层11000.4960.4940.4130.356---
三、GH141力学性能
3.1 GH141技术标准规定的性能
3.1.1 GH141圆饼、环坯、环形件、大棒材标准规定的性能见表3-1。
表3-1
材料标准品种热处理制度拉伸性能HBS持久性能θ/℃σb/MPaσP0.2/MPaδ5/%φ/%θ/℃σ/MPat/hδ/%Q/5B 4027-1992Q/3B 4060-1992圆饼、环坯、环形件、大棒材1080℃±10℃，快淬＋1120℃±10℃，30min，空冷＋900℃±10℃，4h，空冷760≥835≥620≥12≥15≥283900172≥20-
注：1 环形件经退火处理后的室温硬度HBS≤363。
2 经固件和时效处理后的室温硬度HRC≥30（HBS≥283）。3.1.3 GH141d90mm棒材标准规定的性能见表3-3。
表3-3
热处理状态θ/℃拉伸性能HBS冲击韧性持久性能σb/MPaσP0.2/MPaδ5/%φ/%aKV/（kJ/m2）σ/MPat/min不小于1065～1080℃,4h,油冷或空冷＋760℃,16h,空冷20117588012123401478007356351520-58890
3.1.4 GH141板材、带材标准规定的性能见表3-4。
表3-4
热处理制度厚度/mmθ/℃拉伸性能HRCσb/MPaσP0.2/MPaδ5/%1080℃，保温不小于2.4min/mm,空冷0.4～2.920≤1170≤690≥30≤30≥2.9～4.020≤1240≤795≥30≤30固溶处理＋760℃，16h，空冷≤0.5020≥1105≥825≥6≥35760≥895≥760≥3->0.5020≥1170≥895≥10≥35760≥965≥760≥3-
四、GH141组织结构
4.1 GH141相变温度合金热处理后，组织中析出相的相变温度范围见表4-1。
表4-1[13]
析出相γ′M6CM23C6MCμσ相变温度范围/℃<1052760～1149760～901/982796～1149870～980760～982/1038
4.2 GH141时间-温度-组织转变曲线
4.2.1 GH141铸态试样经1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同温度保湿1h，析出相数量和温度的关系见图4-2。
4.2.2 GH141经1200℃,2h固溶处理后，再在760～1200℃时效2～96h,析出相数量和时效温度的关系见图4-2。
4.2.3 GH1415000h长期时效后，合金中析出相数量的变化见图4-3。
4.3 GH141合金组织结构合金在标准热处理状态的组织除γ基体外，还存在γ′、M6C、M23C6、MC，长期时效后有μ相析出。
