高温合金GH4145材质成分性能应用领域

2023-04-17 17:31 作者:林春治 0人读过 | 我要投稿

介绍 GH4145合金毛细管的生产工艺流程，重点分析其穿孔工艺，指出穿孔工艺的关键控制点，并对穿孑L工艺进行改进。分析认为：加大皮带轮尺寸，在管坯尾端焊接长度 50- 100mm 的碳素管坯，调整穿孔机顶杆小车水平度，将穿孑L机导板改为导辊，可降低穿孑L缺陷的产生概率，提高穿孔效率和产品成材率。

GH4145合金主要是以 ^y[Ni(Al、Ti、Nb)] 相进行时效强化的镍基高温合金，在 980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800℃以下具有较高的强度，相近的国外产品牌号为 InconelX一750 (美国)、NiCr15Fe7TiA1(德国)、NC15FeTNbA(法国)、NCF750(日本)。该合金被国内外广泛使用，目前该合金主要用于制造航空发动机在 800℃以下工作并要求强度较高的耐腐蚀的环形件、结构件和螺栓等零件以及汽轮机涡轮叶片等零件。我国对于该合金的研究起步较晚，开始于 20世纪 70年代末期，40多年的研究主要集中在合金的成分试制、冶炼以及棒材、丝材和大直径管材产品的冷加工工艺方面，对于其管材产品特别是直径小于 6mm的毛细管材产品研究相对较少，而对于该合金毛细管产品生产中的难点——穿孑L方面研究更少。GH4145 合金毛细管主要用于耐高温高压的密封件。因此，本文主要探讨 GH4145合金毛细管的穿孑L工艺。

GH4145简介：
GH4145合金主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金，在980℃以下具有良好的耐腐蚀和耐氧化性能，800℃以下具有高的强度，540℃以下具有好的耐松弛性能，同时还具有良好的成形性能和焊接性能。该合金主要用于制造发动机在800℃以下工作并要求强度高的耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧。还可用于制造汽轮机涡轮叶片等零件。

材料牌号

GH4145（GH145）

相近牌号

nconel X-750(美国）,NiCr15Fe7TiAl(德国),NC15FeTNbA(法国),NCF750（日本）

GH4145化学成分：

2 热穿子L工艺的关键控制点 GH4145是高温难变形合金，其在穿孔变形过程中具有较高的变形抗力，穿孔过程中常出现轧卡、内折裂纹、穿不透等缺陷和问题。试验所用的穿孑L设备为二辊斜轧穿孑L机，由两个同向旋转且辊轴交叉倾斜的轧辊、两块导板 (或导盘 )以及顶头构成的孔型将实心管坯穿轧成空心毛管 [2-81。一般穿孔过程如图 1所示。金属棒材在顶头的拉一压力交替作用下，使金属棒材穿孔成为毛管。但由于拉、压力的交替作用，使得管坯的中心易出现开裂，就是通常所说的孑L腔。如图 l所示， I—I 截面为穿4LB-,t的开始压缩点，Ⅱ一Ⅱ截面为顶头压缩点。 Ⅱ一Ⅱ截面与顶头交点处就是孑L腔的出现点。孔腔出现后，再经历顶头的反复辗压就会出现内折裂纹。生产中应尽量避免其内折和孔腔缺陷出现。

影响孑L腔产生的因素主要有 5个：①待穿孑L管坯本身的性能指标，主要是指其强度和塑性指标； ②钼顶头的压缩程度；③ 待穿孔管坯本身的椭圆度；④穿孔时单位拉压次数；⑤加热温度。控N：fL 腔出现的关键点在于顶头的单位拉压次数和穿孔速度，速度越快，孔腔和内折越容易出现，速度太慢，虽然孑L腔不会出现，但容易造成穿不透、二次咬入困难和轴向力加大，并使顶头的磨损速度加大。因此，控制热穿孔的穿孔速度和压下量就显得至关重要。 2．1 增力Ⅱ穿孑L机车L带0力二辊斜轧穿孑L机主要由 4部分组成，包括主传动、工作机座、穿孑L机前台和穿孔机后台。主传动部分是将电机输出的动力通过传送带传到轧辊上。穿孔的速度越快，孑L腔越容易形成 l9_10]。因此，加大皮带轮的尺寸，降低穿孑L速度，进而增加轧制力，实现穿孔过程。 2．2 增加穿孔机推进力穿孔机最初的形式是采取无顶头斜轧，获得的毛细管内孔很小且很粗糙，不能应用，后来改为加顶头斜轧获得了成功。文献[11—12]又对导向工具、轧辊形状和数量等做了改进，相继出现了锥形辊穿孔机以及盘式穿孔机等 ]。二辊斜轧穿孑L机穿孑L变形区中的轴向作用力平衡公式为：

由于实际穿孔过程中 Pl、P’的数值很小，可以忽略不计，穿孑L的轴向运动是作用的结果，其他的力都是阻止轴向运动的力。因此，要实现圆钢穿孔的轴向运动，地方向必须与金属运动方向一致。这就要求轧辊的轴向速度大于金属轴向移动速度，即变形区中绝大部分为后滑区，按照公式 (1)，轴向运动的条件才能成立。当靠速度的调节不能大于轴向阻力，或切向摩擦力矩小于转动力矩时，穿孑L过程就不能进行，即生产过程中出现轧卡 l4缺陷。穿孑L机穿孔过程中产生后滑区的实质在于顶头阻力的影响。据此，穿孔过程中加一后推力主动驱动顶头运动，就会避免轧卡发生，试验过程中在管坯尾部焊接 50～100mm 长度的碳素管坯，用以增加穿孑L后的推进力，防止轧卡缺陷发生。 2．3 保证穿孔平稳穿孔机后台主要由顶杆小车、定心辊和升降辊组成，其主要作用就是控制穿孔的中心线(即轧制线)。为了保持穿孔平稳进行，经过多次试验发现，调整穿孑L机顶杆小车水平度，使得小车顶杆轴线稍低于轧制中心线 1～2mm，该合金穿孔过程最平稳。 2．4 降低钼顶头变形趋势 GH4145属于高温难变形合金，其热变形能力很强，为了实现其顺利穿孔，对钼顶头在高压力作用下的抗变形能力提出很高的要求。为了降低钼顶头在穿孑L过程中发生热变形，增加定向的冷却循环水，及时对钼顶头进行降温处理， 2．5 改变导板为导辊导板是穿孔机中重要的工具之一，它与轧辊组成一个封闭的结构，导板的形状在穿孔时不仅起到管坯和毛管的导向作用，使轧线稳定，更重要的是封闭孑L型外环，限制毛管横向变形。因此，将导板换成导辊，减少了接触面积，从而减少磨损，更易于与轧辊匹配合作完成穿孔过程，使得穿孔更顺利开展 3 穿孔工艺穿孔前的加热工艺为：900℃人炉，随炉升至 1150℃，保温 20rain；为了保证管坯的受热均匀，应采用料架，应尽量在管坯之间留有间隙，放置于加热炉的中央位置。穿孔取料时由上层开始往下层夹料。