Logo

新闻中心

媒体资讯

媒体资讯

GH230高温合金宽厚板 - 高温部件百科解析

发布:sonhooalloy 浏览:59561次

GH230高温合金宽厚板 - 高温部件百科解析

GH230高温合金(也称GH3230)是一种高性能的镍-铬-钨基固溶强化型变形高温合金,在850℃至1000℃的高温环境下展现出卓越的综合性能。其宽厚板产品(厚度通常大于10mm,可达几十毫米)是制造极端服役条件下关键高温部件的核心材料。

一、核心特性与优势

  1. 卓越的高温强度与持久寿命: 在950℃-1000℃范围内,GH230仍能保持较高的抗拉强度和优异的抗蠕变性能(持久强度),确保部件在长期高温、高应力负荷下稳定工作,抵抗变形与断裂。

  2. 出色的抗氧化与抗热腐蚀性能: 合金中较高的铬(Cr)含量(约22%)使其在高温燃气环境中能形成致密、稳定的Cr₂O₃保护膜,有效抵抗氧化和硫化物等引起的热腐蚀,延长部件使用寿命。

  3. 良好的组织稳定性: 作为固溶强化合金,其高温长期时效后组织变化相对缓慢,不易析出大量有害相,保证了性能的长期可靠性。

  4. 优异的冷热加工及焊接性能: 相比沉淀强化合金,GH230具有更宽的锻造、轧制(宽厚板制造关键工艺)热加工温度窗口,塑性良好。其焊接性能优良,可采用氩弧焊、电子束焊等多种方法进行可靠连接,满足复杂大型部件的制造需求。

  5. 宽厚板的独特优势: 直接使用厚板加工大型部件(如燃烧室壳体),可减少连接件数量,提高结构整体性、可靠性和气密性,简化制造流程。


二、核心化学成分 (关键元素作用)

  • 镍 (Ni): 基体元素,提供稳定的奥氏体基体,保证基本的高温强度、塑性和耐蚀性。

  • 铬 (Cr): 核心抗氧化、抗热腐蚀元素(形成Cr₂O₃保护膜),同时提供一定的固溶强化作用。GH230含Cr量约22%,是其耐高温腐蚀的关键。

  • 钨 (W): 主要固溶强化元素,显著提高合金的高温强度和抗蠕变能力。GH230含W量约14%,是其高温强度的主要来源。

  • 钼 (Mo): 辅助固溶强化元素,增强高温强度,并改善抗热腐蚀性。

  • 镧 (La): 微量添加,显著改善氧化膜的粘附性,提高合金的抗氧化剥落能力,延长高温使用寿命。

  • 碳 (C): 含量控制严格,形成少量碳化物强化晶界,但过量会损害塑性及焊接性。

  • 铁 (Fe)、锰 (Mn)、硅 (Si)、磷 (P)、硫 (S): 作为残余元素或杂质,含量需严格控制,以保障合金纯净度和综合性能。

三、关键性能指标 (典型值)

  • 力学性能 (高温):

    • 950℃抗拉强度:通常在200 MPa以上

    • 950℃持久强度 (典型条件:100h):通常在70-90 MPa级别

    • 室温至高温均保持良好的塑性和韧性。

  • 物理性能:

    • 密度:约9.0 g/cm³

    • 熔点:约1340-1390℃

    • 热膨胀系数:在20-1000℃范围内平均值约16.0×10⁻⁶ /K

    • 热导率:在100℃约10.5 W/(m·K),900℃约26.0 W/(m·K)

    • 比热容:在20-1000℃范围内平均值约720 J/(kg·K)

  • 工艺性能:

    • 热加工温度范围:约1100℃-1180℃(需注意温度控制,避免过热过烧)。

    • 焊接性:优良,推荐采用同材质焊丝进行氩弧焊等,焊后通常无需热处理。


四、典型应用领域 (高温部件)

GH230高温合金宽厚板专为承受极端高温、应力和腐蚀环境的部件设计,主要应用于:

  1. 航空航天发动机:

  2. 先进涡扇/涡喷发动机的燃烧室火焰筒、燃烧室外壳体、加力燃烧室部件、喷管调节片等。

  3. 地面/舰船燃气轮机:

  4. 燃烧室(火焰筒、过渡段、外壳体)、热端密封件、高温管道等。

  5. 其他高温工业领域:

  6. 高温热处理炉辐射管、马弗罐、高温夹具。

  7. 石化、能源领域的高温转化炉管、裂解炉管(特定环境)。

  8. 核能领域的高温部件。

五、加工与使用要点

  1. 热加工: 严格控制加热温度、保温时间和终锻/终轧温度,避免在低塑性温度区间加工,防止开裂。宽厚板轧制对设备和工艺要求极高。

  2. 热处理: 通常采用固溶处理(约1200℃保温后快速冷却如水淬)以获得最佳的综合性能(强度、塑性、抗氧化性)。宽厚板需确保淬透性。

  3. 焊接: 焊前需彻底清理。推荐使用匹配焊材(如GH230焊丝)和惰性气体保护焊接(TIG/MIG)。复杂或厚大件焊后可能需进行消除应力退火(温度需低于可能引起敏化的范围)。

  4. 表面处理: 关键部件常采用高温防护涂层(如铝化物涂层、MCrAlY涂层)以进一步提升抗氧化和抗热腐蚀能力。

  5. 设计考量: 需充分考虑高温下的热膨胀、蠕变变形和氧化影响,合理设计间隙和结构。

总结:

GH230高温合金宽厚板凭借其在近1000℃高温下优异的强度、持久寿命、抗氧化抗腐蚀能力以及良好的加工焊接性能,成为制造航空发动机、燃气轮机等尖端装备核心高温结构部件的不可替代的关键材料。其宽厚板形式直接满足了大型、整体化高温承力结构件的制造需求,显著提升了设备的可靠性与性能极限。在持续追求更高效率、更长寿命的先进动力系统中,GH230宽厚板将继续扮演至关重要的角色。

上海商虎高温合金(Superalloys)是指能在600°C以上高温及复杂应力环境下长期工作的金属材料,广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。其牌号体系多样,主要分为国际通用牌号(欧美体系) 和 中国国家标准牌号(GB体系) 两大类:

一、 主要分类及代表性牌号

镍基高温合金(应用最广泛)

常见国际牌号:

Inconel 系列: Inconel 600, Inconel 625, Inconel 718 (应用最广的航空发动机材料之一), Inconel X-750, Inconel 617, Inconel 738, Inconel 939, Inconel 740H

Hastelloy 系列: Hastelloy X, Hastelloy C-276, Hastelloy B-3 (更侧重耐腐蚀,但也具高温性能)

Waspaloy (典型涡轮盘/叶片材料)

Rene 系列: Rene 41, Rene 80, Rene 88DT, Rene N5 (先进单晶/粉末合金)

Udimet 系列: Udimet 500, Udimet 520, Udimet 720

Nimonic 系列: Nimonic 75, Nimonic 80A, Nimonic 90, Nimonic 105, Nimonic 115, Nimonic 263

Alloy 系列: Alloy 800H/HT, Alloy 825, Alloy 230

Haynes 系列: Haynes 230, Haynes 282, Haynes 214

Mar-M 系列: Mar-M 247 (铸造叶片), Mar-M 200, Mar-M 002

CMSX 系列: CMSX-4, CMSX-10 (单晶合金)

其他: IN-100, IN-713C, IN-738LC, IN-939, Nimonic PE16, RR1000, ME3, TMS 系列 (日本)

中国牌号 (GH系列):

变形合金: GH4169 (对应Inconel 718), GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH3625 (对应Inconel 625), GH4099, GH4133, GH4141, GH4163, GH4738 (对应Waspaloy), GH5188 (对应Haynes 188,实为钴基), GH5605 (对应L605,实为钴基)

铸造合金: K403, K405, K406, K417, K417G, K418, K419, K423, K424, K438, K640 (司太立合金,钴基)

粉末合金: FGH4095, FGH4096, FGH4097, FGH4098, FGH4102

单晶合金: DD3, DD4, DD6, DD8, DD9, DD10, DD32, DD33, DD407

铁镍基高温合金(以铁、镍为主要基体)

常见国际牌号:

Incoloy 系列: Incoloy 800, Incoloy 800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 901, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956 (ODS合金)

Pyromet 系列: Pyromet CTX-1 (如A-286)

A-286 (Fe-25Ni-15Cr,应用广泛)

N155 (Multimet)

19-9 DL

中国牌号 (GH系列):

变形合金: GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132 (对应A-286), GH2135, GH2136, GH2302, GH2747, GH2901 (对应Incoloy 901), GH2903, GH2907, GH2909, GH2984, GH3128 (实为镍基,常被归类讨论)

铸造合金: K213, K214

钴基高温合金

常见国际牌号:

Haynes 系列: Haynes 25 (L-605), Haynes 188, Haynes R-41 (实为镍基)

Stellite (司太立) 系列: Stellite 6B, Stellite 21, Stellite 31

Ultimet

FSX-414

MAR-M 509, MAR-M 302

E1, X-40, X-45, WI-52

中国牌号:

变形合金: GH5188 (对应Haynes 188), GH5605 (对应Haynes 25/L-605)

铸造合金: K640 (系列牌号,如K640M),DZ40M

司太立合金: STL6, STL12, STL21等。



  • 13918129114
    24小时服务热线
  • chinasonhoo@163.com
    企业邮箱
  • 上海市奉贤区奉浦大道111号
    商虎地址
Copyrights©2022 上海商虎有色金属有限公司 备案号:沪ICP备2023034319号-1