GH4037材料介绍

材料定义

GH4037是一种奥氏体型时效强化的镍基高温合金，它在镍和铜以及其他重要化学成分的基础上形成，很大程度上依赖于铜。

化学成分

GH4037合金的主要成分包括：约0.1 - 0.15%的碳（C），0.2 - 0.5%的硅（Si），0.2 - 0.5%的锰（Mn），小于0.035%的磷（P）和硫（S），18 - 21%的铬（Cr），2.5 - 3.5%的钼（Mo），1 - 1.5%的钛（Ti）等。此外，它平均还含有16%的钼、15%的铬、5.5%的铁、4%的钨和其他元素的微小百分比。

物理性能

耐温性：其耐温性比第二代单晶合金CMSX - 4（最高服役温度约为1163℃）高30℃左右，服役温度可达1204℃左右，高温合金的最大耐高温性能可达1093℃左右。

硬度：硬度约为220 - 290HB。

热膨胀系数：在室温至1000℃之间的热膨胀系数为12.7×10^ - 6/℃，少量的Si对其膨胀系数影响不大，但会使居里点下降，C对Fe - Ni合金膨胀系数的影响很大。冷加工会使线胀系数降低，甚至变成负值，不过处于这种状态下性能不稳定，一般要回火使合金充分再结晶，通常还要进行人工时效老化处理，使组织充分稳定。

耐腐蚀性：在氢氟酸和氟气介质、热浓碱溶液、中性溶液、水、海水、大气和有机化合物中具有优异的耐腐蚀性，特别耐硫酸和不纯净磷酸的腐蚀，能够承受还原性和氧化性两种环境条件的侵蚀，还具有良好的耐点蚀性（PREN≥43）和耐应力腐蚀性能，几乎对氯化物离子应力腐蚀开裂具有免疫力，在氧化和还原条件下，能抵抗高温腐蚀介质的氧化和侵蚀，甚至在沉淀硬化状态下，也能抵抗氯离子应力腐蚀开裂。

力学性能

该合金在850℃以下运用，具有高的热强性、良好的综合性能和组织稳定性。在700℃左右有一定的缺口敏感性。合金中碳和硅的含量，应控制在适宜的范围，否则会影响材料的性能，并使叶片在机加工过程中往往出现掉块现象。

加工性能

成形性能：具有良好的可锻功能。铸锭铸造时，加热温度为1160℃，终锻温度不低于1000℃，开锻时选用轻、快锤击或小压下量变形（10 - 15%），铸造组织破碎后可逐渐增大变形量至35% - 40%。叶片模锻大多在曲轴压力机上进行，加热温度1150 - 1170℃，各火次终锻温度不低于1060℃，操作应迅速，从出炉至模锻时间推荐为2s左右。在顶锻模内模锻时每一火次的总变形量为：锁根部分约15%，叶尖部分约45% - 50%；在终锻模内模锻时每一火次变形量为：锁根部分约18% - 20%，叶尖部分约30% - 35%。在氧化气氛中加热时，将使坯料表层元素贫化（特别是碳和硼元素），推荐留单面加工余量不小于1.2mm；在保护气氛中加热时，叶片表面加工余量可以减少。该合金叶片坯料，能够选用高速锤挤压成形工艺，但要处理模锻润滑问题，并实验确认挤压的温升情况，否则易形成不均匀粗晶、带状组织或表面裂纹。

轧制性能：轧制加热温度为1150 - 1180℃，开轧温度高于1100℃，终轧温度不低于1020℃。

焊接性能：焊接性能较好，能提高耐腐蚀能力，特别是对焊缝热影响区的耐蚀能力。

热处理工艺

一次固溶1170 - 1180℃，2h，空冷 + 二次固溶1050℃±10℃，4h，缓冷 + 时效800℃±10℃，16h，空冷。