GH4169
中國牌號：GH4169/GH169高溫合金
牌號：Inconel 718/UNS NO7718
法國牌號：NC19FeNb
一、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金概述：
GH4169合金是以體心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀強化的鎳基高溫合金，在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的*，并具有良好的、抗輻射、、耐腐蝕性能,以及良好的加工性能、焊接性能和組織穩(wěn)定性，能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)中，在上述溫度范圍內(nèi)獲得了為廣泛的應用。
該合金的另一特點是合金組織對熱加工工藝特別敏感，掌握合金中相析出和溶解規(guī)律及組織與工藝、性能間的相互關系，可針對不同的使用要求制定合理、可行的工藝規(guī)程，就能獲得可滿足不同強度級別和使用要求的各種零件。供應的品種有鍛件、鍛棒、軋棒、冷軋棒、圓餅、環(huán)件、板、帶、絲、管等。可制成盤、環(huán)、葉片、軸、緊固件和彈性元件、板材結(jié)構(gòu)件、機匣等零部件在航空上使用。
1、GH4169材料牌號：GH4169(GH169)
2、GH4169相近牌號：Inconel 718(),NC19FeNb(法 國)
3、GH4169材料的技術標準：
4、GH4169化學成分：該合金的化學成分分為3類：標準成分、優(yōu)質(zhì)成分、高純成分，見表1-1。優(yōu)質(zhì)成分的在標準成分的基礎上降碳增鈮，從而減少碳化鈮的數(shù)量，減少疲勞源和增加強化相的數(shù)量，提高性能和材料強度。同時減少有害雜質(zhì)和氣體含量。高純成分是在優(yōu)質(zhì)標準基礎上降低和有害雜質(zhì)的含量，提高材料純度和。
核能應用的GH4169合金，需控制硼含量（元素成分不變），具體含量由供需雙方協(xié)商確定。當ω（B）≤0.002%時，為與宇航工業(yè)用的GH4169合金加以區(qū)別，合號為GH4169A。
表1-1[1] % 類別 | C | Cr | Ni | Co | Mo | Al | Ti | Fe | 標準 | ≤0.08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 優(yōu)質(zhì) | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 高純 | 0.02~0.06 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1.0 | 2.80~3.30 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | 余 | 類別 | Nb | B | Mg | Mn | Si | P | S | Cu | Ca | 不大于 | 標準 | 4.75~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | 優(yōu)質(zhì) | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.01 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.015 | 0.30 | 0.01 | 高純 | 5.00~5.50 | 0.006 | 0.005 | 0.35 | 0.35 | 0.015 | 0.002 | 0.30 | 0.005 | | | | | | | | | | | | | | | | |
類別 | Bi | Sn | Pb | Ag | Se | Te | Tl | N | O | 不大于 | 標準 | --- | --- | 0.0005 | --- | 0.0003 | --- | --- | --- | --- | 優(yōu)質(zhì) | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | --- | --- | 0.01 | 0.01 | 高純 | 0.00003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.0003 | 0.00005 | 0.0001 | 0.01 | 0.005 |
5、GH4169 熱處理制度：合金具有不同的熱處理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和數(shù)量，從而獲得不同級別的力學性能。合金熱處理制度分3類：
(1)、(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料晶粒粗化，晶界和晶內(nèi)均無δ相，存在缺口敏感性，但對提高沖擊性能和抵抗低溫氫脆有利。
(2)、(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是常用的熱處理制度，也稱為標準熱處理制度。
(3)、720℃±5℃，8h,以50℃/h爐冷至620℃±5℃，8h，空冷。
經(jīng)此制度處理后，材料中的δ相較少，能提高材料的強度和沖擊性能。該制度也稱為直接時效熱處理制度。
6、GH4169 品種規(guī)格和供應狀態(tài)：可以供應模鍛件（盤、整體鍛件）、餅、環(huán)、棒（鍛棒、軋棒、冷拉棒）、板、絲、帶、管、不同形狀和尺寸的緊固件、彈性元件等、交貨狀態(tài)由供需雙方商定。絲材以商定的交貨狀態(tài)成盤狀交貨。
7、GH4169 熔煉和鑄造工藝：合金的冶煉工藝分為3類：真空感應加電渣重熔；真空感應加真空電弧重熔；真空感應加電渣重熔加真空電弧重熔。可根據(jù)零件的使用要求，選擇所需的冶煉工藝，滿足應用要求。
8、GH4169 應用概況與特殊要求：制造航空和航天發(fā)動機中的各種靜止件和轉(zhuǎn)動件，如盤、環(huán)件、機匣、軸、葉片、緊固件、彈性元件、燃氣導管、密封元件等和焊接結(jié)構(gòu)件；制造核能工業(yè)應用的各種彈性元件和格架；制造石油和化工領域應用的零件及零件。
近年來，在對該合金研究不斷深化和對該合金應用不斷擴大的基礎上，為提高質(zhì)量和降低，發(fā)展了很多新工藝：真空電弧重熔是采用氦氣冷卻工藝，有效減輕鈮偏析；采用噴射成型工藝，生產(chǎn)環(huán)件，降低生產(chǎn)和縮短生產(chǎn)周期；采用超塑成型工藝，擴大產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍。
二、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金物理及化學性能：
1、GH4169 熱性能：
(1)、GH4169 熔化溫度范圍 1260～1320℃。
(2)、GH4169 熱導率：見表2-1
表2-1 θ/℃ | 11 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | λ/（W/（m·℃）） | 13.4 | 14.7 | 15.9 | 17.8 | 18.3 | 19.6 | 21.2 | 22.8 | 23.6 | 7.6 | 30.4 |
(3)、 GH4169 比熱容 見表2-2。
(4)、 GH4169線膨脹系數(shù) 見表2-3；
2、GH4169密度：ρ=8.24g/cm3。
3、GH4169電性能：見表2-2
表2-2 θ/℃ | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | c/（J/（kg·℃）） | 481.4 | 493.9 | 514.8 | 539.0 | 573.4 | 615.4 | 657.2 | 707.4 |
表2-3 θ/℃ | 20～100 | 20～200 | 20～300 | 20～400 | 20～500 | 20～600 | 20～700 | 20～800 | 20～900 | 20～1000 | α/10-6℃-1 | 11.8 | 13.0 | 13.5 | 14.1 | 14.4 | 14.8 | 15.4 | 17.0 | 18.4 | 18.7 |
4、GH4169磁性能：合金無磁性。
5、GH4169化學性能：
6、GH4169性能：在空氣介質(zhì)中試驗100h后的氧化速率見表 2-4。
表2-4 θ/℃ | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 氧化速率/(g/(m2·h)) | 0.0176 | 0.0277 | 0.0351 | 0.0961 | 0.1620 |
三、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金性能要求：
1、因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析成份都與冶金工藝直接相關。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電棒的質(zhì)量狀態(tài)直接影響材質(zhì)的優(yōu)劣。熔速快，易形成富鈮的黑斑；熔速慢，會形成貧鈮的白斑；電棒表面質(zhì)量差和電棒內(nèi)部有裂紋，均易導致白斑的形成，所以，提高電棒質(zhì)量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相*溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間，根據(jù)鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析成都直接相關。目前生產(chǎn)中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，因此建議采用以下工藝：
(1)、1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；
(2)、1160℃，24h+1200℃，70h。
2、經(jīng)均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應根據(jù)鍛件使用狀況和應用要求，結(jié)合生產(chǎn)廠的條件而定。開坯和生產(chǎn)鍛件時，中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定，一般情況下，鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個類鍛件的鍛造溫度和變形程度見表3-1
表3-1 鍛件類別 | 次鍛造 | 次鍛造 | 第二次鍛造 | 第二次鍛造 | 晶粒度/級 | 晶粒度/級 | | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 加熱溫度/℃ | 變形量/% | 基本晶粒 | 個別大晶粒 | 普通 | 1065~1090 | --- | 1040~1065 | --- | 4~6 | 允許 | 高強 | 1040~1065 | --- | 1010~1040 | 30~50 | 8 | ≥2 | 直接時效 | 995~1025 | >50 | 970~995 | >50 | 10 | ≥2 |
四、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金加工：
1、預熱：工件在加熱之前和加熱過程中都必須進行表面清理，保持表面清潔。若加熱環(huán)境含有、、鉛或低熔點金屬，GH4169合金將變脆。雜質(zhì)來源于做標記的油漆、粉筆、潤滑油、水、燃料等。燃料的含量要低，如液化氣和天然氣的雜質(zhì)含量要低于0.1%，城市煤氣的含量要低于0.25g/m3，的含量低于0.5%是理想的。
加熱的電爐好要具有較的控溫能力，爐氣必須為中性或弱堿性，應避免爐氣成分在氧化性和還原性中波動。
2、熱加工：GH4169合金合適的熱加工溫度為1120-900℃，冷卻方式可以是水淬或快速冷卻方式，熱加工后應及時退火以保證得到的性能。熱加工時材料應加熱到加工溫度的上限，為了保證加工時的塑性，變形量達到20%時的終加工溫度不應低于960℃。
3、冷加工：冷加工應在固溶處理后進行，GH4169的加工硬化率大于奧氏體不銹鋼，因此加工設備應作相應調(diào)整，并且在冷加工過程中應有中間退火過程。
4、熱加工：
(1)、熱處理：
不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ”相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使GH4169合金獲得的機械性能。
(2)、打磨：
在GH4169工件焊縫附近的氧化物要比不銹鋼的更難以去除，需要用細砂帶打磨，在和的混合酸中酸洗之前，也要用砂紙去除氧化物或進行鹽浴預處理。
(3)、機加工：
GH4169的機加工需在固溶處理后進行，要考慮到材料的加工硬化性，與奧氏體不銹鋼不同的是， GH4169適合采用低表面切削速度。
(4)、焊接：
沉淀硬化型的GH4169合金很適合于焊接，無焊后開裂傾向。適焊性、易加工性、高強度是這種材料的幾大優(yōu)點。GH4169適合于電弧焊、等離子焊等。在焊接前，材料表面要潔凈、無油污、無粉筆記號等，焊縫周圍25mm 范圍內(nèi)要打磨露出光亮的金屬。
5、推薦使用的焊接材料： 焊條：ENiCrFe-3，焊絲：ERNiCr-3
五、GH4169（inconel718，N07718）高溫合金品種規(guī)格與供應狀態(tài)：
1、品種分類：可生產(chǎn)各種規(guī)格的GH4169無縫管、GH4169鋼板、GH4169圓鋼、GH4169鍛件、GH4169法蘭、GH4169圓環(huán)、GH4169焊管、GH4169鋼帶、GH4169絲材及配套GH4169焊材。
2、交貨狀態(tài)：無縫管：固溶+酸白，長度可定尺；板材：固溶、酸洗、切邊；焊管：固溶酸白+RT%探傷，鍛件：退火+車光；棒材以鍛軋狀態(tài)、表面磨光或車光；帶材經(jīng)冷軋、固溶軟態(tài)、去氧化皮交貨；絲材以固溶酸洗盤狀或直條狀、固溶直條細磨光狀態(tài)交貨。 | 
