GH3030高温合金焊接及机械性能数据

GH3030低温钛

1钛介绍

1.1 概述GH3030是Ni-Cr基氧化钇强化型变形低温钛，使用环境温度在800°C下列。钛具有良好的热强性和高塑性、以及抗冷热疲劳和抗氧化剂操控性，并具有良好的冷冲压和冲压工艺技术操控性。钛经过氧化钇处理后为交流电 莱氏体，使用过程中组织稳定。主要用作800°C下列工作的涡轮引擎喷嘴部件.在1100°C下列要求抗 氧化但承受载荷小的低温零配件。主要产品有板带、铁钛、环件、丝材和化纤等。1. 2 应用概况及特性钛已用作制作国际航空引擎喷嘴、加力喷嘴以及护木安装边等零配件。钛冲压操控性优良，可进行氩弧焊、点焊、缝焊或金属材料。生产中如氧化钇环境温度偏低，会保留残余碳化物形成的老微结构。1.3 金属材料车牌号GH3030（GH30）。1.4 3H435、XH78T（俄）。1.5金属材料标准规范金属材料标准规范GB/T14992低温钛和金屙间化合物低温金属材料的分类和车牌号GB/T14994低温钛冷拉铁钛GB/T14995低温钛冷轧板GB/T14996低温钛板带GB/T15062通常用低温钛暂国际航空用低温钛板带规范化GJB1952A国际航空用低温钛板带规范化GJB2297A国际航空用低温钛冷拔（轧）无缝规范化GJB2611A国际航空用低温钛冷拉铁钛规范化GJB2612早接用低温钛冷磨砂材规范化GJB3020国际航空用低温钛环坏规范化GJB3165A国际航空承力件用低温钛钛白粉和万雅铁钛规范化GJB3167A冷镦用低温钛冷磨砂材规范化GJB3317A国际航空用低温钛冷轧板规范化GJB3318A国际航空用低温钛冷轧带板规范化HB/Z140国际航空用低温钛淬火工艺技术YB/T5245普近承力件用低温钛钛白粉和万雅铁钛1. 6 选矿工艺技术釆用电炉、及非电浆溴化锂、或电炉+电渣角蕨、或电炉+电浆静电角蕨、及非电浆溴化锂+电 渣角蕨、及非电浆溴化锂+电浆静电角蕨、或电浆双联选矿工艺技术。1.7 化学成分节录 GB/T 14992,杂质原素分析有区别的节录 GB/T 14994,GB/T 14995,GB/T 14996、GJB 1952A, GJB 2297A、GJB 2611A、GJB 3167A 和 GJB 3317A.见表 1-1。表1-1

原素CCrNiAlTiFe产品质量平均分/%≤0. 1219. 00〜22.00余≤0. 150. 15〜0. 35≤1.50原素SPSiMnCu—产品质量平均分/%≤0. 020≤0. 030<0. 80≤0. 70≤0. 200—注：GB/T 14994.GB/T 14995.GB/T 14996.GJB 1952A.GJB 3167A 和 GJB3317A 规定：ω(Pb)≤0. 001 ；GJB 2297A 和GJB 2611规定:ω(Pb)≤0. 01及不分析Cu。

1.8 淬火制度

节录HB/Z 140,各种类的标准淬火制度为：a） 板带材，（980~1020）°C/AC,当中 隔热（8~ 12）min；厚3mm~5mm,隔热（12〜16）min；b） 丝材，（980〜1020）°C/WQ 或 AC,当中 6/^3mm，隔热（8〜12）min；d3mm〜5mm，隔热（12〜16）min；c） 化纤，（980〜1020）°C/WQ；d） 冷拉铁钛，（980〜1000）°C/WQ 或 AC；e） 机械加工，（990〜1010）°C X（2〜3）h/AC；f） 冲压件，（990〜1020）°C/AC，当中 8（d）D3mm,隔热（8〜12）min；3（t/）3rnm〜5mm,隔热（12〜16）min。1. 9 种类标准规范与供给状况1.9. 1 主要标准规范d8mm〜300mm铁钛；厚4mm~14mm冷轧板材5mni~4mm板带材;厚＞.1mm〜0. 8mm冷轧带材；外 径＜50mm的冷拔（轧）妙皇乡以0. 2mm〜10. 0mm冷磨砂材;各种尺寸标准规范的马蹄形件和机械加工。1.9.2供给状况钛白粉和万雅铁钛通常不经淬火,切割或车光后供给；冷拉棒以淬火、或淬火十电镀、或淬火+切割、 或冷拉状况供给；冷轧板材经氧化钇+碱电镀+凹凸不平+收录机后供给；板带材经氧化钇+碱电镀+凹凸不平+矫直 +收录机后供给；冷轧带材经氧化钇+碱电镀+凹凸不平+收录机坎奇斯供给；冷拔化纤经氧化钇十电镀后供给、或冷拔 （轧）状况供给；塞雷县以冷拉状况、或氧化钇+电镀、或半硬化状况成盘状供给；冷锻用丝材以冷拉状况、或固 溶+电镀、或氧化钇+切割，成盘状或直条状供给；马蹄形件和机械加工通常不经淬火供给。2物理、弹性和化学操控性2. 1 熔化环境温度范围1374°C 〜1420°C ⑶。2. 2相变点2. 3电阻率（表2-1）

θ/°C100200300400500λ/[W/(m • °C)]15. 116.318.019. 320. 9θ/°C600700800900—λ/[W/(m • °C)]22. 223.425. 126.4—

2. 4 电阻率（表2-2）

θ/°Cθ/°C201.0905001. 1531001.0996001. 1352001. 1087001. 1263001. 1178001. 1234001. 127——

2. 5热扩散率2. 6比热容（表2-3）

θ/°C150200300565. 2598. 7674. 1θ/°C400500600741. 1820. 6971.3

2. 7 线膨胀系数（表2-4）

20 〜10020 〜20020 〜30020 〜40020 〜50020 〜60020 〜70020 〜80020 〜90012.813. 514. 315.015.516. 117.017.518.0

2. 8 密度p=8. 4

2. 9磁操控性钛无磁性。2. 10 弹性操控性（表2-5）

θ/°C20100200300400500600700800Ed/GPa224219213206200193184——E/GPa191—13711893

2. 11 化学操控性2. 11.1抗氧化剂操控性2. 11. 1. 1钛在空气介质中，不同环境温度试验 100h的氧化速率见表2-6。

θ/°C900100011001200氧化速率/[g/(m2 • h)]0. 05350.15600.39050. 5810

2. 11. 1.2钛不同环境温度和时间的氧化腐蚀深度见表2-7。

θ/°C经下列试验时间，氧化腐蚀深度/mm500h1000h1500h300010000h9000. 0020. 003一0. 0060. 0099500.00450. 0060. 0070. 00950.01310000. 00750.0085—0.0140.019

2. 11.2 耐腐蚀操控性2.12 黑度钛在空气中，不同环境温度的全辐射黑度 见表2-8.

θ/°C100200300400500黑度0. 170. 170. 180. 180. 19θ/°C600700800900—黑度0.270. 510. 520. 53一

3力学操控性1 供货标准规范3. 1. 1标准规范规定的操控性（表3-1）3.1.2生产检验数据、基值和设计许用值（表3-2和表3-3）表3-1

标准号种类淬火20°C拉伸700°C拉伸σb/MPaδ5/%σb/MPaδ5/%≥GB/T 14995.GB/T 14996GJB 1952A.GJB 3317A冷轧板板带(980 〜1020)°C/AC6853029530GJB 3318冷轧带(980 〜1020)*C/AC68530——GJB 3165A钛白粉和万雅棒一————GJB 2611.GB/T 14994冷拉棒(980〜1020)°C/WQ 或 AC68530——GJB 3167A冷傲丝材(980〜1020)°C/WQ 或 AC≤78530——GJB 2297A冷拉管(980 〜1020)°C/WQ6353529530GB/T 15062化纤(980 〜1020)°C/WQ59035——GJB 3020A环坯(980 〜1020)°C/AC63530—30

表 3-2[7]

取样θ/°Cσb/MPaδ5/%样本大小nS-3σABXSX板带 供给状况20685-6907307603042376500—-645680725—40—600——520550580—40—7002953053203403653072104800—一175190198—73—900—一100105110—84一

表 3-3[8]

标准及文献种类淬火θ/°C拉伸操控性硬度持久操控性σb/MPaσp0.2δ5/%ψ/%HBσ100/ MPaGB/T 14994GJB 2611A冷拉铁钛1200°C*lh/AC+ 700C*16h/AC800≥295一————文献铁钛800°C *5h/AC20—≥255—1180°C*2h/WQ+ 700°C*5h/AC700—一———175文献盘机械加工750°C温加工强化 10%〜15%+ 650°C*4h/AC2082062012—321〜241—700一————196815315—————

3.2 短时力学操控性3. 2.1硬度3. 2.2冲击操控性3. 2.3压缩操控性3.2.4 扭转操控性3. 2.5剪切操控性3.2.6拉伸操控性3.2.6. 1板带经不同冶炼工艺技术，不同环境温度的 典型拉伸操控性见表3-4。3. 2.6.2板带不同环境温度屈服点前的拉伸曲线 见图3-1,屈服点至断裂的拉伸曲线见图3-20，如果有图表需求，可以直接与130-7278+7990联系。3. 2.6.3板带经不同冷轧变形量，室温拉伸 操控性曲线见图3-3。3. 2.6.4 板带经700°C和800°C长期时效， 不同环境温度的拉伸操控性见表3-5。

取样/mmθ/°C电炉电炉+电渣σb/MPaσp0.2δ5/%σb/Mδ5/%厚1.5 板带 供给状况207363554275441300708—44—一400689—47——500665一4471640600553273一600407003521935136964800175712107790010971111941000——70501100—一43711200一—271081300—一17117

图3-2板带不同环境温度屈服点至断裂的拉伸曲线

图3-3板带经不同冷轧变形量.室温拉伸操控性曲线3.3 持久和蠕变操控性3.3.1持久操控性3.3. 1.1板带不同环境温度和时间的持久强度见表3-6。3.3. 1.2板带不同环境温度和时间的秒计持久强度见表3-7。3.3. 1.3板带不同环境温度的持久应力-寿命曲线见图3-4,持久热强参数综合曲线见图3-5.

表 3-6

取样θ/°Cσth/MPaσ10σ50σ100σ200σ500σ1000板带 标准淬火5505471333923543102817001571171039177688006847403427—900332218151210

表 3-7

取样θ/°Cσth/MPaσ10σ60σ120σ180σ240板带700456412382363343标准800304255226206191淬火900206157132118108

图3-4板带不同环境温度的持久应力-寿命曲线⑵

图3-5板带持久热强参数综合曲线⑺，如果有图表需求，可以直接与墨，钜特殊钢客服联系。

3.3.2 蠕变操控性3. 3. 2. I板带经不同淬火，不同环境温度、100h的 蠕变极限见表3-803. 3. 2. 2板带不同环境温度和时间的秒计蠕变极限 见表3-9 o3.3. 2. 3 板带700°C和800°C不同应力的蠕变曲 线分别见图3-6和图3-7。表 3-8

取样θ/°Cσ/MPa100Hep = 0. 2%£p =0. 5%EP = 5%板带 标准淬火70039. 2—一8009. 8一14. 7900一6. 95. 91000一3. 94. 9板带1150°C/AC700—一一800一—37. 3900——19. 61000——11. 8取样t/s£p/ %在下列环境温度σ/MPa取样t/s£p/ %在下列环境温度σ/MPa700°C800°C900°C700°C800°C900°C板带 标准淬火100. 5一16293板带 标准淬火101一17293602261185960250137781202061024912022112359180196834618021611359300178443002029849

表 3-9图3-6板带700°C不同应力的蠕变曲线，如果有图表需求，可以直接与墨，钜特殊钢客服联系图3-7板带800°C不同应力的蠕变曲线 板带，经标准淬火3.4 疲劳操控性3.4. 1高周疲劳板带不同环境温度弯曲震动疲劳极限见表3-10, 疲劳S-N曲线见图3-8o表 3-10

取样θ/°C板带 标准淬火2021670014780013790098

3.4.2低周疲劳3. 4.3 特种疲劳板带不同循环环境温度的冷热疲劳操控性见表3-11。

表 3-11

取样/mm选矿工艺技术在下列循环环境温度、至产生0.5mm长裂纹，N/周800°C⇋20°C900°C⇋20°C1000°C⇋20°C1100°C⇋20°C厚1.5板带 标准淬火电炉147944331电炉+电渣183966437

4工艺技术操控性与要求

4. 1 成形工艺技术与操控性钢锭锻造开坯装炉环境温度不高于800°C ,加热环境温度为1160°C~1200°C，终锻环境温度不低于900°C，一次加热的变形程度为50%；板材钛白粉加热环境温度为1040°C~1100°C,冷轧变形量大于30%。4. 2 工艺技术操控性

4.2. 1 板材反复弯曲及杯突操控性见表4-1。

4. 2.2 板材冲压操控性见表4-2。

板厚/mm试样状况反复弯曲/次数杯突深度/mm1. 5(980〜1020)°C X/AC2711. 0

表 4-2,

深冲翻边压窝（平头）压窝（球头）弯曲极限深冲 系数工作深冲 系数极限翻边 系数工作翻边 系数极限平冲 系数工作平冲 系数极限球压 系数工作球压 系数最小弯曲 半径工作弯曲 半径2.071. 731. 721. 460. 30. 260. 450. 4011.5①8为板材厚度（mm）。

4.3 冲压操控性氩弧焊时熔池流动性和成形操控性均良好，裂纹倾向性小；点焊和缝焊时有较宽的规范化参数范围，核心 缩孔较小，通常无裂纹及结合线伸入。该钛可与1Crl8Ni9Ti、GH1140、GH3039、GH3044、GH3128等钛组合进行冲压。4.3.1手工氩弧焊（对接）规范化见表4-3。表4-3

板厚/mm焊前状况塞雷县电流/A电压/V气体流/（ L/ min）钨极直径/mm车牌号直径/mm1.0氧化钇HGH30301.0 〜1.640 〜7010 〜154〜61.61.51.6 〜2.060 〜9010 〜155〜72.01. 81. 6〜2. 070 〜11010 〜156〜82.0

4.3.2不加塞雷县的自动钨极氩弧焊（对接）规范化见表4-4。

4.3.3氧化钇状况缝焊规范化见表4-5。表 4-4

板厚/mm焊前状况电流/A电压/V焊速/ (m/min)气体流量 / (L/ min)背面气体流量/(L/min)钨极直径/mm焊嘴直径/mm0. 8氧化钇+机械抛光100〜12010—120. 710 〜122〜33.018 〜201. 5120〜16010 〜120. 37 — 0. 412 〜143~43.018 〜201.8150〜18010 〜120.412 〜143〜43.018 〜20

表 4-5

板厚/mm滚盘宽度/mm规范化参数上下电流/A冲压时间/s休止时间/s冲压速度/(m/min)电极压力/N1. 0+1. 05. 05. 065000. 160. 100. 653951.34-1.44. 0〜5. 04. 0〜5. 066000. 120. 100.463751. 4+1. 54.0〜5. 07.068000. 120. 100.469651.4+1.74.0 〜5.07.075000. 160. 140.469651. 5+1. 74. 5〜5. 54. 5〜5. 578000. 160. 120.469651. 5+1. 55.55.077000. 180. 140. 566701. 7+1. 74. 54. 580000. 160. 140.46695

4.3.4各种冲压接头的力学操控性见表4-6。

表 4-6

冲压方法接头形式板厚/mm焊前焊后塞雷县车牌号θ/°C接头强度 σb/MPa强度系数/%焊点强度/kN手工氣弧焊对接1. 0 — 1. 5氧化钇未处理HGH303020688〜760100—800199100—90088—一自动氣弧焊对接1. 5氧化钇未处理不加塞雷县2065495—70039798.7—缝焊搭接1.0 〜1.7氧化钇未处理—20702〜818100—800118——90088——点焊搭接1. 5氧化钇未处理—20一—11.7800——2. 94900——1. 96

4. 4 零件淬火工艺技术

国际航空工厂零件的中间淬火和最终淬火制度为：1000°C*(5〜10)min/AC或WQ。如需要零件具有高的热强性，可将最终氧化钇处理环境温度提高到1150°C。4. 5 表面处理工艺技术淬火后，零件表面的氧化皮可用吹砂或电镀方法清除。电镀时采用hf-h2so4-hno3水溶液的单 一电镀工艺技术，也可釆用NaOH-NaNO3和H2SO4-NaCl-H2。溶液的复合酸碱洗工艺技术□气4. 6 切削加工与磨削操控性无特殊要求。

5组织结构5. 1 相变环境温度5. 2 时间-环境温度-组织转变曲线5.3 典型组织钛板材经标准淬火后为交流电莱氏体组织，晶粒度为5~8级，存在有少量TiC和Ti(CN),见 图5-1、图5-2o生产中发现少量因氧化钇环境温度偏低，由残余碳化物形成的老微结构，见图5-3。钛经700°C〜800°C长期时效后，析出Cr7C3型碳化物，但析出量较少，对钛的操控性影响不大. Cr7C3形貌及分布见图5-4。图5-3板材经标准淬火后的老微结构组织形貌残余碳化物形成的老微结构。