GH141合金高温零部件制造

1. 概述

GH141是一种沉淀硬化型镍基变形高温合金，具有高的拉伸和持久蠕变强度，以及良好的抗氧化性能，在650～900℃范围内表现出色。虽然合金中铝、钛含量较高，使得铸锭开坯较具挑战性，但经过变形后的材料塑性良好。合金可进行冷成形和焊接，然而焊接部件热处理时容易产生应变时效裂纹。该合金的应用范围包括薄板、带材、丝材、盘件、环形件、锻件、棒材和精密铸件等，特别适用于在870℃以下需要高强度以及980℃以下要求抗氧化性能的航空和航天发动机高温零部件。

1.1 材料牌号：GH141。

1.2 相似牌号：UNS N07041, Rene'41, R41, Carpenter41, PYROMET41, UNITEMP41, Hyness alloy R41, J1610 (美国)。

1.3 材料的技术标准：

Q/3B 4060—1992 《GH141合金棒材》

Q/3B 4063—1992 《GH141合金冷轧带材》

Q/5B 4027—1992 《GH141合金圆饼、环坯、环形件》

Q/6S 1033-1992 《高温紧固件用GH141合金棒材》

抚高新84-13《航天用GH141合金棒材技术条件》

1.4 化学成分：见表。

 

 

1.6 品种规格与供应状态：供应圆饼、环坯、环形件、薄板、带材、棒材、锻件和精密铸件等各种规格。板带以固溶状态交货，棒材和锻件不经热处理交货。

1.7 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。

1.8 应用概况与特殊要求：GH141合金广泛用于航空、航天发动机高温承力零部件的制造，如导向叶片、燃烧室、涡轮、导向器高温承力部件、轴、盘、叶片和紧固件等。在板材焊接件热处理时产生的应变时效裂纹，可以通过焊前过时效处理或在焊前控制固溶处理后的冷却速度来解决，焊后再进行标准热处理。

2. 物理及化学性能

2.1 热性能 2.1.1 熔化温度范围：1316～1371℃。

3. 工艺性能与要求

3.1 成形性能

3.2 焊接性能

GH141合金可通过熔焊、扩散焊、钎焊、摩擦焊等方式进行连接。熔焊可采用电子束焊接或氩弧焊焊接。在焊接时，应注意可能产生应变时效裂纹的倾向。为减少这种倾向，可以在焊接前进行固溶缓慢退火，然后快速冷却；或者在焊前进行过时效处理。焊后消除应力和恢复性能时，应迅速加热至时效硬化温度区间，从而减少应变时效裂纹的产生。使用细晶、低杂质含量的母材，以及低的焊接线能量，有助于降低应变时效裂纹的发生。

3.3 零件热处理工艺

3.3.1 适用于较低温度下工作的情况：推荐的热处理规范为1080℃空冷后，再进行760℃，16小时空冷。

3.3.2 适用于高温工作环境：推荐的热处理规范为1180℃空冷后，再进行900℃，4小时空冷。

3.3.3 适用于要求焊接的环形件等情况：推荐的热处理规范为1120℃，30分钟空冷后，再进行900℃，4小时空冷。