GH141(GH4141)镍基变形高温合金 化学成分|物理性能

中国牌号：GH141/GH4141、GH141 (GH4141)

美国牌号：UNS N07041/Rene′41/R41/Carpenter41/PYROMET41/UNITEMP41/

HynessalloyR41/J1610

一、GH141概述

     GH141是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%

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

1.5 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。

1.6 GH141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。

1.7 GH141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℃。

2.1.2 GH141热导率  见图2-1。

表2-1

2.1.3 GH141线膨胀系数 见图2-2。

表2-2

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

2.4 GH141磁性能 见表2-4。

表2-4

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

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

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)。

3.1.2 GH141紧固件标准规定的性能见表3-2。

表3-2

3.1.3 GH141d90mm棒材标准规定的性能见表3-3。

表3-3

3.1.4 GH141板材、带材标准规定的性能见表3-4。

表3-4

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

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。

五、GH141工艺性能与要求

5.1 GH141成形性能

5.1.1 GH141钢锭锻造前应进行高温均匀化处理，锻造加热温度为1160～1180℃，终锻温度不低于1000℃。板坯轧制加热温度为1140～1160℃，终轧温度不低于1060℃。薄板轧制加热温度为1140～1160℃，终轧温度不低于800℃。

5.1.2 GH141冷轧薄板固溶状态的反复弯曲和杯突性能见表5-1。

表5-1

5.1.3 GH141旋压性能 板材在保持细晶和较低的硬度时具有很好的可旋性。根据室温拉伸断面收缩率φ(%)算出极限减薄率φmax(%)=φ(%)/[0.17＋φ(%)]，各种形状极限减薄率φmax(%)见表5-2。

表5-2

5.1.4 GH141热塑性能
    5.1.4.1 GH141d22mm轧材热顶锻塑性见表5-3，塑性图见图5-1。

表5-3

5.1.4.2 GH141d22mm轧材的热模拟塑性试验结果见表5-4。

5.1.4.3 GH141d90mm棒材经1065℃,4h,空冷＋760℃,16h,空冷热处理后进行高温拉伸试验，其高温拉伸塑性见表5-5。

5.1.5 GH141合金再结晶图

5.1.5.1 GH141加工再结晶图见图5-2。

5.1.5.2 GH141固溶再结晶图见图5-3。

表5-4

注：1 冷却曲线 以100℃/s加热到1160℃保温处理后，随炉冷却到规定温度再保温100s，以100m/s速度拉断。

    2 加热曲线 以100℃/s加热到规定温度保温100s，以100m/s速度拉断。

表5-5