GH3600/GH600高温合金
中国牌号：GH600/GH3600
美国牌号：Inconel/Inconel600
一、GH600概述
GH600是早期发展的镍-铬-铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接工艺性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化，也可以用电阻焊、溶焊或钎焊连接，可供应冷轧薄板、热轧厚板、带材、丝材、棒材、圆饼、环坯、环形锻件等，适宜制作在1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。
1.1 GH600材料牌号 GH600。
1.2 GH600相近牌号 Inconel，Inconel600(美国）。
1.3 GH600材料的技术标准
1.4 GH600化学成分 见表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni+Co | Al | Ti | Fe | Nb+Ta | Mn | Si | P | S | Cu |
≤0.15 | 14.0～17.0 | ≥72 | ≤0.35 | ≤0.50 | 6.00～10.00 | ≤1.00 | ≤1.00 | ≤0.50 | ≤0.040 | ≤0.015 | ≤0.50 |
注：1 航天用材料标准BZ-44-9003B-0规定ω(C)≤0.10%,ω(P)≤0.020%,ω(Nb)≤1.00%。
2 抚高新1995-13标准规定ω(P)≤0.025%,ω(Nb)≤1.00%。
1.5 GH600热处理制度 板材：1010～1050℃，3～5min/mm，空冷；带材：1010℃±10℃，空冷；丝材：1065℃±10℃，空冷。棒材、环形件检验试验经1010℃±10℃，空冷固溶处理。
1.6 GH600品种规格与供应状态 可供应各种规格的板材、棒材、锻件、带材、丝材、圆饼、环坯、环形锻件。棒材以锻轧状态、表面磨光或车光供应；圆饼和环坯以锻态供应；环件以固溶状态供应；板材经固溶、碱酸洗、矫直和切边后供应；带材经冷轧、固溶、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。
1.7 GH600熔炼与铸造工艺 合金采用下列工艺之一进行熔炼：(1)非真空感应熔炼加电渣重熔；(2)电弧炉熔炼加电渣重熔；(3)真空熔炼。
1.8 GH600应用概况与特殊要求 该合金在国外有成熟的使用经验，在国内已制成航天发动机零部件，通过试飞试验，在航空上也开始使用。
二、GH600物理及化学性能
2.1 GH600热性能
2.1.1 GH600熔化温度范围 1370～1430℃[1]。
2.1.2 GH600热导率 见表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
λ/（W/（m·℃）） | 12.85 | 13.94 | 15.15 | 16.62 | 18.71 | 20.72 | 22.40 | 24.49 | 27.00 | 29.51 | 31.60 |
2.1.3 GH600比热容 见图2-1。
2.1.4 GH600线膨胀系数 见表2-2。
2.2 GH600密度 ρ=8.43g/cm3。
2.3 GH600电性能 电阻率见图2-2。
表2-2[2]
θ/℃ | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～1000 |
α/10-6℃-1 | 12.35 | 12.75 | 13.10 | 13.55 | 14.50 | 15.15 | 15.70 | 16.20 |
2.4 GH600磁性能 合金无磁性。
2.5 GH600化学性能
2.5.1 GH600抗氧化性能 在空气介质中试验100h的氧化速率见表2-3。
表2-3[3]
θ/℃ | 800 | 900 | 1000 |
氧化速率/(g/m2·h) | 0.01865 | 0.05724 | 0.13718 |
三、GH600力学性能
GH600技术标准规定的性能 见表3-1。
表3-1
品种 | θ/℃ | 拉伸性能 | HBS | 弯曲试验 | |||
σb/MPa | σP0.2/MPa | δ5/% | φ/% | ||||
棒材 | 20 | ≥585 | ≥240 | ≥30 | - | 134～217 | - |
圆饼、环坯或环形件 | 20 | ≥520 | ≥205 | ≥35 | - | ≥187 | - |
热轧板 | 20 | ≥550 | ≥240 | ≥35 | ≥40 | - | - |
900 | ≥95 | ≥45 | ≥40 | ≥50 | - | - | |
冷轧板 | 20 | ≥550 | ≥240 | ≥30 | - | - | ① |
900 | ≥90 | ≥40 | ≥60 | - | - | - | |
冷轧板 | 20 | ≥550 | ≥200 | ≥30 | - | - | 测试 |
带材 | 20 | ≥550 | ≥240 | ≥30 | - | - | ① |
丝材 | 20 | 实测 | 实测 | 实测 | - | HV≤151 | 冷顶锻合格 |
① 供应状态板材应进行室温弯曲试验，芯棒直径等于产品厚度乘以表3-2的弯曲系数，弯曲轴线应平行于轧制方向，弯曲180°以后，在放大20倍下检查，不得有裂纹存在。
表3-2
产品厚度/mm | <0.25 | 0.25～1.30 | >1.30～4.00 |
弯曲系数 | 双方协议 | 1 | 2 |
四、GH600组织结构
4.1 GH600相变温度
4.2 GH600时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH600合金组织结构 合金在1120℃处理2h后，仅有TiN氮化物和Cr7C3型碳化物，在870℃经1500h长期时效后，组织中仍然是Cr7C3和TiN，说明合金的组织是稳定的。
五、 GH600工艺性能与要求
5.1 GH600成形性能 合金具有良好的热加工性能，钢锭锻造加热温度为1110～1140℃；终锻温度不小于950℃，板坯轧制加热温度为1130～1170℃，精轧加热温度为1090～1130℃。成品固溶处理温度为1010～1050℃。
5.2 GH600焊接性能 合金焊接性能良好，可用电弧焊、氩弧焊、电阻焊和钎焊等各种方法连接，大型或复杂的焊接结构件在熔焊后应在870℃退火1h，以消除焊接应力。
5.3 GH600零件热处理工艺 零件的热处理工艺应按相应的材料标准的热处理制度进行。薄板和带材零件的退火处理应在保护气氛中进行。