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GH1140固溶强化型铁基合金百科解析

发布:sonhooalloy 浏览:97862次

GH1140固溶强化型铁基合金百科解析

一、 概述与定义

GH1140(旧牌号:GH140)是一种典型的固溶强化型镍-铬-铁基高温合金。虽然被归类为铁基合金,但其镍含量显著高于铁,因此也常被视作一种镍基合金的变种或经济型替代品。该合金通过加入钨、钼等元素进行固溶强化,使其在高温下具有优异的强度、出色的抗氧化性能以及良好的冷热加工成型性和焊接性能。它是在GH3030合金基础上发展而来的改良型号,综合性能更为优越。

由于其成本相对纯镍基合金更低,且在适宜的温度范围内性能出色,GH1140被广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机以及其他高温服役的零部件。

二、 化学成分

GH1140的化学成分是其性能的基础,其主要元素配比体现了固溶强化的设计理念:

  • 镍 (Ni): 约35-40%,作为基体元素,提供稳定的奥氏体结构,保证合金的高温强度和抗氧化、抗腐蚀基础。

  • 铬 (Cr): 约20-23%,主要作用是形成致密的Cr₂O₃氧化膜,提供优异的高温抗氧化和抗燃气腐蚀能力。

  • 铁 (Fe): 约余量,作为基体元素之一,有助于降低成本。

  • 钨 (W): 约1.4-1.8%,关键固溶强化元素。钨的原子半径大,能有效嵌入晶格,产生严重的晶格畸变,显著阻碍位错运动,从而提高合金的高温强度和抗蠕变能力。

  • 钼 (Mo): 约2.0-2.5%,作用与钨类似,同样是重要的固溶强化元素,共同增强高温下的力学性能。

  • 碳 (C): 含量极低(≤0.12%),主要用于形成微量的碳化物,起到一定的辅助强化作用,但过高会损害韧性。

  • 铈 (Ce): 添加微量(≤0.05%),是一种有效的晶界强化元素。它能净化晶界,改善热加工塑性,并进一步提高合金的抗氧化寿命。

  • 锰 (Mn)、硅 (Si)、磷 (P)、硫 (S): 均为微量杂质元素,其含量被严格控制,以确保合金的纯净度和综合性能。

三、 核心特性

  1. 优异的高温力学性能: 在800-900℃的温度区间内,GH1140具有较高的持久强度和抗蠕变强度,能够长期承受一定的应力载荷。这是其作为高温结构材料的基础。

  2. 出色的抗氧化性能: 得益于较高的铬含量,合金表面能形成稳定、致密且附着力强的氧化膜,有效抵抗高温空气、燃气环境下的氧化和剥落,最高抗氧化温度可达1000℃。

  3. 良好的工艺性能

  4. 冷、热加工性: 塑性好,易于进行锻轧、冲压、拉拔等成型工艺。

  5. 焊接性: 焊接性能良好,可采用氩弧焊、点焊、缝焊等多种方法进行连接,焊后成型质量稳定。

  6. 相对经济性: 与GH3039、GH3044等含更多贵重元素(如钴、钽)的合金相比,GH1140成本更低,在满足性能要求的前提下具有更好的性价比。

四、 制造与工艺

GH1140通常采用电弧炉或非真空感应炉熔炼,并可经电渣重熔或真空自耗重熔进行精炼,以进一步改善其热加工塑性和持久性能。其标准热处理制度为固溶处理:通常在1080-1130℃的温度下保温一段时间后快速冷却(空冷或水冷)。此过程的目的是将合金在高温下形成的所有碳化物相充分溶解到奥氏体基体中,得到均匀的过饱和单相固溶体,从而获得最佳的综合性能,尤其是良好的塑性和韧性。

五、 典型应用领域

基于其特性,GH1140主要用于制造航空航天和能源工业中工作温度在800-1000℃范围内的燃烧室部件及其他耐热结构件:

  • 航空发动机: 燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、整流罩、隔热板、喷口导流片等。

  • 燃气轮机: 燃烧室部件、高温导管。

  • 工业炉设备: 高温炉管、辐射管、马弗罐等耐热构件。

  • 其他领域: 可用于制造导弹、火箭发动机的某些部件。

六、 使用注意事项

  • 温度上限: GH1140的优势工作温度区间通常在950℃以下。长期在超过此温度的条件下使用,其强度会显著下降,氧化速率也会加快。

  • 时效析出: 在600-900℃长期时效后,合金中会有碳化物(如M₂₃C₆)等相析出,可能导致合金在一定程度上的强化,但也可能伴随塑性和韧性的下降,需在设计时考虑。

  • 环境适应性: 虽然抗氧化性能好,但在含有硫、钒等有害元素的还原性气氛中,其抗腐蚀能力会减弱,需谨慎选用。

总结

GH1140作为一种成熟、可靠的固溶强化型铁镍基高温合金,以其良好的高温强度、卓越的抗氧化性、出色的工艺性能和相对经济的成本,在高温材料领域占据了重要的一席之地。它完美地平衡了性能与成本,是制造中等温度范围内关键热端部件的理想选择之一。

以下是您在上海商虎平台上极有可能找到的、按功能分类的主流镍基合金牌号:

一、耐腐蚀合金(Corrosion-Resistant Alloys)

这类合金主要用于化工、石油、海洋等苛刻的腐蚀环境。

Hastelloy 系列(哈氏合金):

Hastelloy C-276 (UNS N10276): 最著名的耐蚀合金之一,抗点蚀、缝隙腐蚀,耐氯化物能力强。

Hastelloy C-22 (UNS N06022): 比C-276具有更优异的耐点蚀和应力腐蚀开裂性能。

Hastelloy B-2 (UNS N10665): 专抗还原性介质(如盐酸、硫酸)腐蚀。

Hastelloy X (UNS N06002): 兼具良好的耐腐蚀和优异的高温强度。

Inconel 系列:

Inconel 625 (UNS N06625): 强度高,耐氧化和多种腐蚀介质,应用非常广泛。

Inconel 600 (UNS N06600): 耐高温氧化、耐碱液腐蚀。

Monel 系列(蒙乃尔合金):

Monel 400 (UNS N04400): 耐海水、稀硫酸、氢氟酸和碱液腐蚀,强度高。

Monel K-500 (UNS N05500): 在400基础上加入了铝和钛,具有更高的强度。

其他常用牌号:

Incoloy 825 (UNS N08825): 耐应力腐蚀开裂,尤其适用于硫酸和磷酸环境。、

Alloy 20 (Carpenter 20) (UNS N08020): 耐硫酸、硝酸及其混合酸。

二、高温合金/耐热合金(High-Temperature Alloys)

这类合金在高温下仍能保持较高的强度、抗蠕变和抗氧化能力,用于航空发动机、燃气轮机等。

Inconel 系列:

Inconel 718 (UNS N07718): 应用最广泛的高温合金之一,高温强度极高,易于加工。

Inconel 600, 601, 625, 690, X-750 等也都具有良好的高温性能。

Nimonic 系列:

Nimonic 80A, Nimonic 90 等,常用于涡轮叶片等高温部件。

Haynes 系列:

Haynes 230 (UNS N06230): 具有极佳的抗氧化能力和高温强度。

国产及国际通用牌号:

GH系列: 这是中国国标的高温合金牌号,例如 GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH4169(对应Inconel 718)等,在上海商虎上也非常常见。


三、精密合金/特种功能合金

Ni201 / Ni200 (UNS N02201 / N02200): 工业纯镍,耐腐蚀,导磁性佳。

Alloy 42 (Invar 42) (UNS K94100): 低膨胀合金,用于电子元器件。

Inconel 600, 625 等也常被用于核工业领域。

给您的实用建议:

如何在商虎上搜索:

不要只搜索“上海商虎 镍基合金”,这样效率低。

直接访问上海商虎网站(shsonhoo.com),在搜索框内使用 “具体牌号” 作为关键词进行搜索,例如直接搜索 “Inconel 718”、“哈氏合金C276” 或 “GH4169”。

可以使用 “镍基合金” 作为大类关键词进行浏览,然后通过筛选条件(如产地、形状、供应商等级等)来缩小范围。

筛选可靠供应商:

查看供应商资质: 优先选择有 “企业认证”、“实力商家” 标识的供应商。

查看经营模式: 区分是生产厂家(有自有工厂)还是贸易公司。生产厂家在价格和货期上可能更有优势。

查看历史和评价: 参考其他买家的评价和交易记录。

总结:

上海商虎平台上的镍基合金牌号非常齐全,几乎涵盖了所有国内外主流牌号。您的核心任务不是在找“有哪些”,而是如何在这个海量市场中,找到能够提供正品、优质、价格合理且服务可靠的供应商。

希望以上信息能对您有所帮助!如果您有特定的牌号或应用需求,可以更有针对性地进行搜索和咨询。



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