GH141热加工工艺钴基合金概述：

一、GH141钴基合金概述：

1、品种分类：的GH141无缝管、钢板、GH141圆钢、GH141锻件、GH141法兰、GH141圆环、GH141焊管、GH141钢带、GH141丝材及GH141配套焊材。

2、：无缝管：固溶+酸白，长度可定尺；板材：固溶、酸洗、切边；焊管：固溶酸白+RT%探伤，锻件：退火+车光；棒材以锻轧状态、表面磨光或车光；带材经冷轧、固溶软态、去氧化皮交货；丝材以固溶酸洗盘状或直条状、固溶直条细磨光状态交货。

由于合金中铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。合金的品种有薄板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材、和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。

组织结构

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二、GH141钴基合金组织结构：

1、GH141相变温度合金热处理后，组织中析出相的相变温度范围：见表4-1。

图表图表4-1

析出相 γ′ M6C M23C6 MC μ σ

相变温度范围/℃ <1052 760～1149 760～901/982 796～1149 870～980 760～982/1038

2、GH141时间-温度-组织转变曲线：

(1)、GH141铸态试样经1180℃,6h,水冷淬火后，再在不同温度保湿1h，析出相数量和温度的关系。见图4-2

(2)、GH141经1200℃,2h固溶处理后，再在760～1200℃时效2～96h,析出相数量和时效温度的关系。见图4-2

(3)、GH1415000h长期时效后，合金中析出相数量的变化。见图4-3

图表图表4-2 图表4-3

3、GH141合金组织结构：合金在标准热处理状态的组织除γ基体外，还存在γ′、M6C、M23C6、MC，长期时效后有μ相析出。

工艺要求

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三、GH141钴基合金工艺性能与要求：

1、GH141成形性能：

(1)、GH141钢锭锻造前应进行高温均匀化处理，锻造加热温度为1160～1180℃，终锻温度不低于1000℃。板坯轧制加热温度为1140～1160℃，终轧温度不低于1060℃。薄板轧制加热温度为1140～1160℃，终轧温度不低于800℃。

2、GH141焊接性能：

(1)、GH141合金可熔焊、扩散焊、钎焊、摩擦焊。熔焊既可用电子束焊接，也可用氩弧焊焊接。熔焊缝在热处理时有产生应变时效裂纹倾向，为将这种倾向减到最小，应在焊接前固溶缓慢退火，即1080℃，随后以22℃/min冷却到650℃；另一办法是在焊接前进行过时效处理，即1080℃，30min，以1.7～4.4℃/min冷却到980，4h，以1.7～4.4℃/min冷却到870℃，4h,再以1.7～4.4℃/min冷却到760℃，16h,空冷[1,16～19]。焊后在消除焊接应力和恢复性能时，应快速加热通过时效硬化温度区间，这样可消除应变时效开裂倾向。使用细晶、低杂质含量母材，消除机械加工硬化，低的焊接线能量也可以降低应变时效开裂倾向

(2)、GH141零件热处理工艺：

a、GH141在较低温度下工作，要求零件具有高的拉伸强度和疲劳性能时，推荐采用1080℃，空冷+760℃，16h，空冷。

b、GH141对在高温下工作，又要求材料具有高的热强性时，适宜的热处理规范为1180℃，空冷+900℃，4h，空冷。

c、GH141对要求焊接的环形件等零部件，推荐采用1120℃，30min，空冷+900℃，4h，空冷。

品种规格

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四、GH141品种规格与供应状态：

GH141概述

GH141是沉淀硬化型镍基变形高温合金，在650-900℃范围内，具有高的拉伸和持久蠕变强度和良好的抗氧化性能。由于合金中铝、钛、铝含量较高，铸锭开坯比较困难，但变形后的材料具有较好的塑性，在退火状态下可以冷成形，也可进行焊接，焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹。合金的品种有薄 板、带、丝、盘件、环形件、锻件、棒材和精密铸件等，适合于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。

GH141技术标准

Q/3B 4060—1992《GH141合金棒材》

Q/3B 4063—1992《GH141合金冷轧带材》

Q/5B 4027—1992 《GH141合金圆饼、环坯、环形件》

Q/6S 1033—1992《高温紧固件用GH141合金棒材》

抚高新84-13《航天用GH141合金棒材技术条件》

GH141化学成分

GH141熔炼与铸造工艺

合金采用真空感应熔炼、真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺。

GH141焊接性能

合金可熔焊、扩散焊、钎焊、摩擦焊。熔焊既可用电子束焊接，也可用氩孤焊焊接。熔焊缝在热处理时有产生应变时效裂纹的倾向，为将这种倾向减到最小，应在焊接前固溶缓慢退火，即1080℃，随后以22℃/min冷却到650℃;另一办法是在焊接前进行过时效处理，即1080℃，30min，以1.7-4.4 ℃/min冷却到980℃，4h，以1.7-4.4℃/min冷却到870℃，4h，再以1.7-4.4 ℃/min冷却到760℃，16h，空冷。焊后在消除焊接应力和恢复性能时，应快速加热通过时效硬化温度区间，这样可消除应变时效开裂倾向。使用细晶、低杂质含量母材，消除机械加工硬化，低的焊接线能量也可以降低应变时效开裂倾向。

析出相对GH141宏观残余应力影响

（1）对于 GH141 高温合金，在只有一次过时效处理时，随着温度的降低，残余应力数值逐渐增大，增长速度总体呈现先快后慢的趋势。

（2）对于 GH141 高温合金，在多次时效工艺处理时，第一次时效温度越低，γ'相体积变小且数量增多; 第二次时效温度越低，γ'相体积不变而数量增多。

（3）在析出应力占主导的情况下，宏观残余应力的变化趋势与 γ'析出相所占体积分数变化趋势相一致，γ'析出相体积分数是影响宏观残余应力变化的唯一微观因素。

GH141合金工艺特性

（1）GH141合金固溶温度须在1060℃温度以上，在1060℃保温4min硬度才出现较显著下降。

（2）冷却速度对硬度影响显著。水冷软化效果明显好于空冷。1000℃以上退火，冷却速度的影响超过了热处理温度的影响，说明冷却过程中析出硬化掩盖了热处理软化效果。

（3）950℃为GH141合金再结晶及γ'回溶温度界，γ'大幅度回溶需1050℃以上。冷变形后的合金在1050℃退火即能完成再结晶，1120℃以上会发生晶粒长大。

GH141环形件生产工艺优化

（1）采用优化工艺对 GH141 合金中小环形件终成形坯料进行机加整形后进行终轧，获得均匀的组织和良好的力学性能。

（2）矩形环坯内孔与芯辊接触面的受力均匀，可以大幅缩减轧制过程中坯料的整形时间，保证在 GH141 合金安全锻造温度区间内完成主轧制及精整，能显著提升锻件组织均匀性。

（3）主轧制过程温降小变形量足够且受力均匀，能有效避开材料的临界变形区域，避免了热处理过程中锻造组织粗化，获得细小匀晶，提高锻件的塑韧性。

GH141热加工工艺

（1）GH141合金在 1000-1150℃范围内加热具有良好的热加工塑性，在冲击力作用下，一次允许最大变形量为81.8%。

（2）合金开始再结晶的温度为1000℃，临界变形量是在5%-10%左右，随着热加工变形量的增加，晶粒趋于细化，在1100-1150℃下变形，变形量适当可获得细小均匀的组织。

（3）合金的最佳热加工塑性为1100 ℃，但考虑到生产中的脆性相 M6C 的溶解度( 1150 ℃ ) ，实际生产中给出的加热温度为1170 ℃，使 M6C 相在加热过程中全部回溶，开锻温度≥1100℃，停锻温度≥1000℃。

（4）钢锭在锻造前应先进行高温扩散退火处理，以消除钢锭中的枝晶偏析、成分偏析、缩小碳化物颗粒尺寸。扩散退火温度为(1180±10) ℃，保温时间大于10 h。

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