GH2132耐腐蝕性GH2132硬度對應(yīng)牌號UNS S66286
發(fā)布時間：2022-05-10 作者：焱狄金屬 次數(shù)：1237次
GH2132
中國牌號GH2132(GH132)、A286、UNSS66286(美國)
GH2132 的化學(xué)成分 :
|
合金 |
% |
鎳 |
鉻 |
鉬 |
硼 |
鐵 |
鋁 |
鈦 |
碳 |
錳 |
硅 |
釩 |
硫 |
|
GH2132 |
最小 |
24 |
13.5 |
1.0 |
0.001 |
余 |
|
1.75 |
|
1.0 |
|
0.10 |
|
|
最大 |
27 |
16 |
1.5 |
0.01 |
量 |
0.40 |
2.35 |
0.08 |
2.0 |
1.0 |
0.50 |
0.02 |
GH2132的物理性能:
|
密度 |
7.93 g/cm3 |
|
熔點(diǎn) |
1364-1424℃ |
GH2132 在常溫下合金的機(jī)械性能的最小值:
|
合金狀態(tài) |
抗拉強(qiáng)度
Rm N/mm2 |
屈服強(qiáng)度
RP0.2N/mm2 |
延伸率
A5 % |
|
GH2132 |
950 |
680 |
28 |
GH2132特性及應(yīng)用領(lǐng)域概述：
是一種高溫強(qiáng)度高、耐高溫氧化的合金材料。
廣泛用于制造航空發(fā)動機(jī)和工業(yè)燃?xì)鉁u輪機(jī)上的零部件，比如渦輪葉片、
加力燃燒室、緊固件等，在汽車發(fā)動機(jī)上也有廣泛應(yīng)用。
GH2132主要特征：
在650°C以下具有高的屈服強(qiáng)度和持久、蠕變強(qiáng)度并且具有較好的加工塑性和滿意的焊接性能。
用途舉例：在650°C以下長期工作的航空發(fā)動機(jī)高溫承力部件，如渦輪盤等。
GH2132 金相組織結(jié)構(gòu)：
該合金在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)下，在γ基體上有球關(guān)均勻彌散的NI3(Ti,Al）型γ'相以及TiN,TiC,晶界有微量的M3B2，晶界附近可能有少量η相和L相。
GH2132工藝性能與要求：
1、該合金具有良好的可鍛性能，鍛造加熱溫度1140℃，終鍛900℃。
2、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關(guān)。
3、合金具有滿意的焊接性能。合金于固溶狀態(tài)進(jìn)行焊接，焊后進(jìn)行時效處理。
試樣制備與實(shí)驗(yàn)辦法
實(shí)驗(yàn)材料為軋制態(tài)GH2132鐵基高溫合金，其化學(xué)成分見表1。選用電火花切割機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)為d20mm的熱軋棒上截取尺寸為620mmX5mm的試樣， 經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，在自制的DL-50型氮化爐中進(jìn)行低溫等離子體滲氮，滲氮?dú)怏w為NH，壓力為800~900Pa，滲氮溫度為723K，保溫時間為6h。滲氮后將試樣放入KS Y-4D-16型電阻爐中進(jìn)行加熱保溫處理，加熱溫度分別為673，873，973K，保溫時間為5h。
GH2132鐵基高溫合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
Table 1 Chemical composition of GH2132Fe basedsuperalloy(mass%)
試樣經(jīng)切割、鑲嵌、研磨、拋光和用由5gCuSO、50mLHCI、50mLH.O組成的溶液腐蝕后， 在OLYMPUS-GX 51型光學(xué)顯微鏡上調(diào)查加熱保溫前后試樣橫截面的顯微安排， 選用Philips XL-30型掃描電子顯微鏡(SEM) 及附帶的能譜僅(EDS) 進(jìn)行微觀描摹調(diào)查和微區(qū)成分檢測。使用Rigaku DMax-Ultima型X射線衍射僅(XRD) 分析不同溫度保溫后滲氮層的物相組成，選用鋼靶，K。射線，管電壓為40kV，管電流為40mA，掃描步長為0.02°，掃描速率為8(°) ·min， 選用MH-6L型顯微硬度計(jì)測不同溫度保溫前后滲氮層的外表硬度，載荷為1N， 保載時間為5s。在由核算機(jī)控制的CHI660D型電化學(xué)作業(yè)站上進(jìn)行電化學(xué)測驗(yàn)，作業(yè)電極為待測驗(yàn)樣，輔助電極為鉑片，參比電極為飽滿甘汞電極， 腐蝕溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的NaCl溶液。
實(shí)驗(yàn)成果與評論
截面描摹
(a)能夠看出：加熱保溫前，實(shí)驗(yàn)合金外表的滲氮層由外氮化層和內(nèi)氮化層組成，外氮化層和內(nèi)氮化層的厚度分別為7.3pm，外氨化層與內(nèi)氨化層、內(nèi)氮化層與基體之間有顯著的界面；外氮化層中可調(diào)查到滑移帶和晶界，并未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕或其他腐蝕特征，這標(biāo)明滲氮層具有杰出的耐腐蝕功能。很多滑移帶的呈現(xiàn)標(biāo)明過飽滿固溶氮導(dǎo)致滲層中存在較大的殘余應(yīng)力。
(b)~(d)能夠看出：當(dāng)加熱溫度為673K時，滲氮層的顯微安排未產(chǎn)生顯著變化，但內(nèi)氮化層厚度略有添加，滲氮層厚度約10.8jm，外氮化層與內(nèi)氮化層、內(nèi)氮化層與基體之間的界面仍然清晰可見；當(dāng)加熱溫度為873K時，內(nèi)氮化層的厚度顯著添加，滲氮層厚度約11.6jm，外氨化層與內(nèi)氨化層界面處的腐蝕溝槽顯著變淺，同時在氮化層的最表層呈現(xiàn)了厚度約1.5jm的黑層，且在外氮化層中的晶界處調(diào)查到少量的黑色物質(zhì)，如圖中箭頭所示：當(dāng)加熱溫度為973K時，滲氮層厚度約13.4pm，外氨化層已悉數(shù)呈黑色，與基體比較，內(nèi)氮化層也已存在顯著的腐蝕色差。綜上可知，氮原子在加熱保溫進(jìn)程中向基體和外表產(chǎn)生分散，導(dǎo)致滲氮層的厚度添加。d為滲氮層的總厚度，T為加熱溫度。能夠看出：不同溫度加熱后， Ind’與T-呈線性關(guān)系，該關(guān)系與氮的分散模型符合，闡明在加熱保溫進(jìn)程中滲氨層中的氮分散是熱激活的進(jìn)程。
物相組成和化學(xué)成分
能夠看出：實(shí)驗(yàn)合金外表的滲氨層主要由氨在奧氏體中的過飽滿固溶體，即脹大奧氏體y、相組
成[+；與滲氨未加熱保溫的實(shí)驗(yàn)合金比較，673K保溫5h后， 實(shí)驗(yàn)合金外表XRD譜中沒有新的衍射峰呈現(xiàn)，Y、相的衍射峰略向大角度偏移，這標(biāo)明在673K保溫進(jìn)程中Y、相未產(chǎn)生分化，這是因?yàn)楹辖鹪卦谳^低溫度下不能進(jìn)行長程分散，阻止了合金氮化物的構(gòu)成而構(gòu)成的；873，973K保溫5h后，實(shí)驗(yàn)合金外表呈現(xiàn)CrN相和基體奧氏體的衍射峰， 并在基體奧氏體衍射峰的小角度側(cè)呈現(xiàn)衍射峰，構(gòu)成伴峰現(xiàn)象[10，這闡明當(dāng)加熱溫度升高到873K時，Y、相開始產(chǎn)生分化， 生成晶格脹大程度較低的y相和CrN相；跟著加熱溫度的升高，y、相的衍射峰強(qiáng)度下降，且衍射峰向大角度方向偏移，這闡明跟著加熱溫度的升高，Y、相不斷產(chǎn)生分化，晶格脹大程度逐步下降，最終構(gòu)成由奧氏體和CrN相組成的平衡安排。由圖3還能夠看出，當(dāng)加熱溫度為873，973K時， 實(shí)驗(yàn)合金外表的XRD譜中呈現(xiàn)Fe CrO， 和(Fe，Cr)O。的衍射峰，由此可知，在光學(xué)顯微鏡中調(diào)查到的實(shí)驗(yàn)合金橫截面上的黑層主要是由鐵和鉻的氧化物及CrN組成。
式中：a。為未滲氮基體奧氏體y相的晶格常數(shù)；ay為滲氮后脹大奧氏體y、相的晶格常數(shù)。能夠看出：不同加熱溫度下y、相(200)晶面的晶格脹大率均高于y、相(111)晶面的，Y、相產(chǎn)生非均勻點(diǎn)陣脹大1-a，可知，選用d2oo核算得到y(tǒng)x相的晶格常數(shù)大于選用d核算得到的，因而不同加熱溫度下由yx(200)核算得到的晶格脹大率均高于由ys(111)核算得到的；隨加熱溫度的升高，Yx相的晶格脹大率下降，這是因?yàn)殡S加熱溫度的升高，滲氮層中的氮原子向基體或外表分散， 同時CrN相不斷分出， 導(dǎo)致y、相中過飽滿氨的固溶度逐步下降而構(gòu)成的。能夠看出：當(dāng)加熱溫度為673K時，跟著距滲氮層外表間隔的添加，實(shí)驗(yàn)合金外表滲氨層中的氮含量下降，氮濃度梯度顯著，外氨化層中氮的原子分?jǐn)?shù)為10.01%~4.53%，而內(nèi)氮化層中的氮含量較低；當(dāng)加熱溫度為873K時，跟著距滲氮層外表間隔的添加，滲氮層中的氮含量先添加后下降，在距滲氮層外表2jm處的氮含量最大，這是因?yàn)闈B氮層最表層呈現(xiàn)了鐵和鉻的氧化物而構(gòu)成的。因?yàn)榧訜釡囟葹?73K時氮的分散趨勢與加熱溫度為873K時的相似，因而這里不作詳細(xì)評論。
硬度
由測驗(yàn)成果可知，實(shí)驗(yàn)合金的基體硬度為168HV。能夠看出：加熱保溫前實(shí)驗(yàn)合金外表滲氮層的硬度為582HV，約為基體硬度的3倍；隨加熱溫度的升高，滲氮層硬度先增大后下降，并在加熱溫度為873K時到達(dá)最大，約為926HV，這主要與硬度較高(1093HVU) 的CrN相的沉淀分出有關(guān)：當(dāng)加熱溫度為973K時，滲氮層的硬度略有下降，這是因?yàn)樵摐囟认聺B氮層中的Y、相簡直已徹底分化而構(gòu)成的，
耐腐蝕性
能夠看出：經(jīng)不同工藝處理后實(shí)驗(yàn)合金均無顯著鈍化區(qū)；不同溫度加熱后，實(shí)驗(yàn)合金外表滲氮層的自腐蝕電流密度處于同一數(shù)量級，約為4×10A·cm；自腐蝕電位存在較大差異，未滲氮實(shí)驗(yàn)合金外表的自腐蝕電位為一0.4V，滲氮后的自蝕電位增大至一0.2V，這闡明滲氮后其耐腐蝕性進(jìn)步；不同溫度保溫后滲氮層的自腐蝕電位均比加熱保溫前的低，且在加熱溫度為873K時最低，并低于一0.4V，這是因?yàn)椴煌瑴囟燃訜岷螅瑢?shí)驗(yàn)合金外表滲氮層中分出CrN相， 下降了基體中的鉻含量而導(dǎo)致的。
總結(jié)
(1)低溫等離子體滲氮后，GH2132鐵基高溫合金外表滲氮層主要由外氮化層和內(nèi)氮化層組成；在不同溫度保溫處理后，隨加熱溫度的升高，滲氮層的厚度添加，
(2)GH2132鐵基高溫合金外表滲氮層主要由脹大臭氏體γN相組成；當(dāng)加熱溫度為673K時，YN
相未產(chǎn)生分化；當(dāng)加熱溫度為873，973K時，Y、相分化生成晶格脹大程度較低的Yx相和CrN相， 且
隨加熱溫度的升高，Y、相的品格脹大率下降，最終構(gòu)成由奧氏體和CrN相組成的平衡安排。
(3)隨加熱溫度的升高，滲氮層的硬度先增后降，并在加熱溫度為873K時到達(dá)最大，約為926HV；不同溫度加熱后滲氮層的耐腐蝕性均下降。
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