GH605合金的航天器件制造
GH605概述
GH605是一种钴基高温合金，采用20Cr和15W固溶强化工艺。在815℃以下具有中等的持久和蠕变强度，在1090℃以下具有优良的抗氧化性能，同时具备出色的成形和焊接等工艺性能。该合金适用于制造航空发动机燃烧室和导向叶片等对中等强度和优良高温抗氧化性能要求的热端高温零部件。此外，GH605合金也可用于航天发动机和航天飞行器。该材料可生产各种变形产品，包括薄板、中板、带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。
材料牌号和相近牌号
材料牌号：GH605 相近牌号：L605, HS25, WF-11, AIS1670, UNS R30605 (美国), KC20WN (法国)
材料的技术标准
WS97053—1996 《GH605合金热轧板材、冷轧薄板和带材》
Q/5B 4021—1992 《GH605合金环形锻件技术条件》
Q/SB 4031—1992 《GH605合金棒材》
Q/5B 4032-1992 《GH605合金带材》
Q/5B 4033—1992 《GH605合金带材(硬态)》
Q/5B 4059-1992 《GH605高温合金冷拉焊丝》
化学成分
热处理制度
板材、带材：1175～1230℃，快速冷却；
环形件：1175～1230℃，保温不少于15分钟，水冷或快速空冷；
样材（机加工用）：1175～1230℃，快速冷却。
品种规格与供应状态 供应δ≤14mm的热轧中板、Ö≤4mm的冷轧板材、00.05～0.80mm的冷轧带材、0.20～0.80mm的冷硬带材、d0.2～10.0mm的焊丝、d≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件。中板和薄板经固溶、碱酸洗、切边后供应；带材经固溶、碱酸洗、切边后成卷供应；冷硬带材经固溶、冷轧、退火、抛光和切边后供应；焊丝以硬态、半硬态、固溶加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货，也可以直条交货；环形件经固溶处理加粗加工或除氧化皮后供应；机加工用棒材经退火后酸洗或磨光后供应，热加工用棒材可经退火并磨光后交货。
熔炼与铸造工艺 合金采用电弧炉或非真空感应炉熔炼后再经电渣重熔，或采用真空感应熔炼加电渣重熔。
应用概况与特殊要求 GH605主要应用于航空发动机和燃气涡轮等高温环境下。在间歇工作条件下，其抗氧化和碳化最低温度为870℃；在空气条件下连续工作时，可耐高达1090℃的高温。此外，该合金也适用于海洋气氛工作。需要注意的是，GH605合金对硅含量敏感，硅含量应控制在小于0.4%。
钻基变形高温合金
比热容 合金在20～100℃时的比热容为377J/(kg·℃)。
线膨胀系数
密度 p=9.13g/cm³[*]。
磁性能 合金无磁性。
化学性能 抗氧化性能 合金适合在喷气发动机和燃气涡轮的环境中工作。在间歇式条件下，抗氧化和碳化的最低温度为870℃；在空气条件下连续工作时，可耐高达1090℃的高温。此外，合金也可在海洋气氛中工作。
在760～1200℃的静止空气中进行抗氧化试验时的氧化增重见图2-3
合金组织结构 合金经过时效处理后，可析出一些碳化物和金属间化合物，包括M₁C₃、Mz₂C、M;C、α-Co,W、β-Co₃W、L-Co₂W和μ-CO,W。合金在800℃时效时的析出顺序为(M₁C₃)、M₁₂C₆、M₈C、L-Co₂W和μ-Co,W；在700℃时效时的析出顺序为(M,C₃)、M₂C、MaC、(α-Co₃W)、β-Co₃W和L-Co₂W。在800℃及更高温度时效时，时效硬化主要是由于析出M₂₂C₅、M₂C和L-Co₂W相；在700℃或更低温度时效时，主要析出碳化物和β-Co,W。α-CO₂W为有序面心立方体结构，与基体共格，在长期时效后转变为有序密排六方的β-Co₃W，使合金强化。
工艺性能与要求 成形性能 合金具有满意的冷热成形性能。热加工温度范围为1200～980℃，锻造温度应足够高以减少晶界碳化物，也应足够低以控制晶粒度，适宜的锻造温度约为1170℃。锻造时应注意防止角裂。加热炉气氛应为中性或弱氧化性。加热保温时间约为每25mm厚度1小时，锻造后可以任意速度冷却。合金固溶状态可进行各种冷成形工序，但要求采用功率较大的成形设备。由于合金冷作硬化速率较大，冷成形时需进行多次中间退火。在板材和其他产品成形时，在230℃进行加热是有益的。
焊接性能 合金可用熔焊、电阻焊和钎焊等方法进行连接。熔焊时可采用手工或自动的惰性气体保护电弧焊，采用较小的能量输入，以钨极或GH605焊丝作电极。不推荐采用埋弧焊，以免引起大晶粒和脆化。应在固溶状态而不在冷加工状态进行熔焊。焊后需进行快速冷却，最好进行焊后退火，以消除在760～980℃可能产生的任何脆化。
零件热处理工艺 推荐下列固溶处理工艺。
锻棒和锻件：1230℃，水冷；
中板：1200℃，水冷；
薄板和带材：1175～1200℃，水冷或快速空冷。保温时间约为每25mm厚1小时，但至少为15mm。
铆钉应在1160～1190℃固溶处理10～20分钟，随后水冷或快速冷却。
表面处理工艺 固溶处理时生成的表面氧化皮可用吹砂或碱酸洗方法清除。碱酸洗工艺如下：
浸入370℃的氢氧化物溶液中15分钟；
浸入60～70℃的8%～12%的硫酸中10～15分钟；
浸入温度为50～70℃的12%～15%的硝酸+1%～3%氢氟酸的混合溶液中15分钟。 每次工序后应在水中冲洗干净。
切削加工与磨削性能 合金可满意地进行切削和磨削加工。
