(GH3536)镍基高温合金材质简介
1 前 言
GH3536合金是一种在新型航空发动机研制中被广泛选用的材料，它是一种含Fe量较高，主要用Cr和Ni固溶强化的镍基高温合金，相当于美国的Hastelloy-x。该合金密度小(密度仅为&23g/cm³,可减少发动机自重),并具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下具有中等的持久、蠕变强度，具有较好的冷热加工成形性，适宜制造航空发动机燃烧室部件和其它高温部件。
2 GH3536合金焊接性分析
2.1 GH3536合金化学成分
(1)GH3536合金化学成分GH3536合金化学成分如表1。
(2)GH3536合金机械性能(室温)炼钢工艺：真空感应+电渣重熔
品种规格：薄板≤4. 7mm热处理状态：固溶处理
机械性能：On≥725M Pa,Oo₂≥31CM Pa,δ≥35%。
2.2 GH3536合金的焊接性分析
焊接固溶强化型镍基高温合金的主要问题是焊缝热裂纹和过热区晶粒涨大现象，接头等强性也是应当注意的问题。只有深入了解GH3536合金的焊接性后才能为研制GH3536合金焊管提供焊接工艺参数，以满足14*发动机焊接构件的要求。
2.2.1 焊接方法及设备
(1)焊接方法
焊接采用自动钨极氩弧焊。钨极氩弧焊又称“TIG”焊，它以燃烧于非熔化电极与焊件间的电弧作为热源，电极和电弧及熔化金属都用一层氩气保持。由于氩气导热系数很小，而且是单原子气体，高温时不分解吸热，电弧热量损失较小。正因为各种保护气体中氩弧的稳定性最好，在研究中一律采用钨极氩弧焊(不填充焊丝)这一焊接方法。
(2)焊接设备
焊接电源： POW CON 300ST 电弧电压恒控器：AVC—4 焊缝自动跟踪系统：ST200B 网路稳压系统：CWYS—50KVA—B型 三相交流参数稳压器
2.2.2 GH3536合金焊接性试验
(1)热塑性试验
热塑性试验是利用格利布尔(Gleeble)焊接热模拟试验机进行模拟焊接热循环，测量GH3536合金的热塑性曲线和热塑性恢复率。
GH3536合金热塑性曲线如图1,热塑性恢复率如表2。
格利布尔焊接热模拟试验结果：
“NDT加热”为1265℃,“NDT冷却”点为1255℃,零塑性温度区间为10℃。
(2)模拟接头试验
模拟接头试验焊接工艺条件：
一组(两块)试样经彻底清洗后固定在夹具上，采用自动钨极氩弧焊(不填充焊丝),试样正面和背面均采用氩气保护。
GH3536模拟接头(壁厚为20mm)焊接工艺参数正交试验如表3。
模拟接头试验结果：所有试样均无裂纹产生(其中包括高而宽的焊缝、未焊透的焊缝)。
(3)焊接金相检验
GH3536合金母材、焊缝与标准主要化学成分比较如表4。
焊缝的主要化学成分与母材基本一致，满足标准规定的范围。焊缝组织为柱状晶，热影响区有晶粒涨大现象。
(4)焊接接头拉伸、持久试验
接头拉伸性能如表5。
接头持久性能如表6。
焊接接头拉伸试验结果：
试样室温拉伸焊缝断裂，高温拉伸母材断裂，持久试样断裂在焊缝外。
3 焊管成型工艺
3.1 工艺流程
工艺流程如下：
高温合金板条→刨边开坡口→对焊接头→清洗→引钢→调整成形→氩弧焊接→冷却→定径→矫直→切管→检验→称重→冷拔、冷轧→检验→称重→包装→入库
3.2 成型特点
与普通焊管成型有以下不同：
高温合金板条刨边处理。
采用龙门刨床精加工板条两侧边，并将两侧边刨出一定斜度，斜度角按不同厚度规格取6~25°,保证管坯成型后两边贴合。
采用双半径孔型成型，孔型半径调整。
鉴于GH3536合金变形抗力大，成型后反弹量相对也较大，为了保证其正确成型，为焊接提供良好的条件，成型采用变形均匀，成型过程稳定的边缘与圆周综合弯曲孔型系统。同时第一道边缘变形采用弯曲半径小于焊接半径的设计，减少量△R= 02～Q3mm,以保证弹性恢复后管坯边缘半径正确。在孔型设计时还应考虑到减少管坯边缘不规则变形，表面划伤、压痕等缺陷的产生，采取相应的修正措施。
焊接辊采用三组排列。
焊接机架采用三组串列式焊接辊，中心距分别可调，保证管坯边缘正确贴合，使焊接全过程管坯在稳定夹持中进行。
4焊接工艺
采用自动钨极氩弧焊(不填充焊丝)。为适应GH3536合金焊接特点，应采用尽可能小的线能量，以避免近缝区晶粒粗化，降低焊缝热裂纹倾向。但由于高温合金溶深浅，而且金属的流动性、润湿性较差，应保证焊缝熔合成形，施予足够的能量。因此，需正确调整焊接电流、电弧电压及焊接速度等工艺参数，并严格控制其波动范围。
要求焊缝外表面圆滑，无咬边、凹陷、氧化等缺陷。内焊缝熔透，宽度15~20mm,高度Q 5mm以下，无氧化。
由此制定的焊接工艺参数如表7。
5结 论
(1) GH3536具有良好的焊接性及冷加工性能，给焊管生产提供良好的先决条件。
(2)通过对焊接产品的检测，焊管成型良好，几何尺寸及表面质量都符合要求，说明焊管成型工艺是正确的。
(3) 对焊管焊缝取横向试样制取金相组织照片，可看到焊接核心及结合区的组织正常，不存在疏松、大块析出及夹杂物，焊缝与基体结合较好。
(4) 对焊管进行冷拔(轧)加工，不仅规格多样化，而且焊管的使用性能进一步得到改善。使用①28×29mm焊管生产了壁厚为1mm的系列成品管。
(5)产品复验认为，GH3536冷拔焊管的力学性能与无缝管一致，其超声波检验合格率也与无缝管一致，内外表面质量比无缝管好，爆破试验其破坏在母材处而不在焊缝处。通过控制最小变形量，经过多次冷加工及热处理焊缝组织得到很大的改善，树枝晶破碎，形成较均匀的等轴晶，达到了基体水平。
