1.1 概述

GH4738合金是以 γ'相強化的 Ni-Co-Cr 基變形高溫合金，使用溫度低于815°C。起源于美國 20 世紀 50 年代，在國外被廣泛用于制造航空發(fā)動機渦輪盤和渦輪葉片。通過降低 C 含量、提高 Al+Ti 含量增加γ'相的含量，進而提高合金的強度；降低夾雜物形成元素 S 和 O 的含量，提高了合金純凈度，顯著提高合金的疲勞性能。主要產(chǎn)品有冷軋和熱軋薄板、管材、帶材、線材和鍛件、鑄件和螺栓緊固件。

1.2 應用概況及特性

該合金在760℃～870℃具有較高的屈服強度和抗疲勞性；在870℃以下的燃氣輪機氣氛中具有良好的抗氧化和耐腐蝕性能；加工塑性好，結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定。合金已用于制作航空發(fā)動機的渦輪盤、葉片和密封環(huán)件等，以及煙氣輪機葉片、渦輪盤和大型螺栓等。該合金在國外廣泛應用于航空、航天、石油、化工及發(fā)電等設備旋轉(zhuǎn)部件領域，如壓氣機葉片、渦輪盤、閥體、環(huán)形件和軸類等轉(zhuǎn)動件。

1.3 材料牌號GH4738(GH864、GH738)。

1.4 相近牌號Waspaloy（美），NC20K14（法）

1.5 熔煉工藝

采用真空感應爐十真空電弧（或自耗爐）重熔、或真空感應爐＋電渣重熔、或真空感應爐＋電渣重熔＋真空電弧重熔熔煉工藝。

1.6化學成分

實驗研究用GH4738合金棒材在不同加熱溫度下的晶粒長大行為和相再溶解規(guī)律；并測定了合金在不同鍛造溫度下的熱塑性。結(jié)果表明：
1）γ相和碳化物的再溶解都加速了GH4738合金的晶粒長大速度，從而形成了溫度在1020℃和1140℃左右的兩個晶粒尺寸拐點。
2）GH4738合金在鍛造溫度低于1040℃時，熱塑性顯著下降。
3）為獲得晶粒組織細的盤形鍛件，并保證鍛件在鍛造時不開裂，鍛造溫度應選擇在1040～1140℃，并盡可能接近下限。鍛前加熱時增加1020℃保溫步驟，可避免鍛件小變形區(qū)出現(xiàn)大晶體或混晶。

本章在各種工藝參數(shù)穩(wěn)定的情況下,對實驗GH4738合金的熔化溫度、熱膨脹系數(shù)、硬度、密度等物理性能及抗氧化性能進行全面測試;對不同溫度的拉伸斷裂性能、持久強度與時間的關系等進行分析研究;同時對700℃高溫下,不同應力值的高溫蠕變性能和600℃、700℃、750℃、800℃和850℃高周旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限等進行測試分析;并開展實驗合金的焊接性能試驗研究,以進一步完善該合金的全面研究工作。

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隨著稀土元素含量的增加,GH4738合金中氣體含量急劇下降.同時,這些元素又能和一些低熔點雜質(zhì)生成密度較小的難熔化合物,故在冶煉GH4738過程中能綜合地起到去氣和去雜質(zhì)的作用,消除有害雜質(zhì)在晶界的不利作用,即通過凈化晶界來提高熱工藝塑性和熱強性.然而,這些元素加入過量,由于它們本身的熔點低(如 Ce-804℃),或是像過量的硼能形成低熔點共晶產(chǎn)物,而起到了類似低熔點雜質(zhì)的不利作用而降低合金性能.加入量一般小于0.01%.

GH4738鎳具有較高的化學穩(wěn)定性，在500℃以下幾乎不氧化，常溫下不易受潮氣、水及某些鹽類水溶液的浸蝕。鉆和鐵的kangyanghua性能都比鎳差，但鈷的抗熱腐蝕能力比鎳強（由于鈷的硫化物熔點較高及硫在鈷中的擴散較慢）。無論鎳基、鐵基或鈷基高溫合金均需加入鉻以改善其kangyanghua耐蝕性，但由于鎳、鐵、鈷基體元素特性的差別，一般鎳基合金的抗yanghua耐蝕性，但由于鎳、鐵、鈷基體元素特性的差別，一般鎳基合金的抗yang化，而鈷基合金卻有更好的抗熱腐蝕性。

我們來了解下GH4738鎳基合金的詳細資料：

GH4738是主要用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，具有良好的抗養(yǎng)化和耐腐蝕性能，在900℃以下有中等的chijiu和蠕變強度，冷、熱加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空發(fā)動機的燃燒室部件和其他高溫部件，在900℃以下長期使用，短時工作溫度可達1080℃。供應的主要品種有板材、帶材、管材、棒材、鍛件、環(huán)形件和精密鑄件。

GH4738 熱處理制度 板材和管材：1130～1170℃，快速空冷或水冷；棒材和環(huán)形件檢驗試樣：1175℃±15℃，空冷或更快冷卻；帶材：1065～1105℃，快速冷卻。

GH4738 熔化溫度范圍 1295～1381℃。

GH4738密度 ρ=8.28g/cm3[1]。.

GH4738磁性能 合金無磁性。

GH4738焊接性能 該合金具有良好的焊接工藝性能，可采用氬弧焊、縫焊和點焊等方法進行焊接。氬弧焊時推薦采用HGH4738或HGH3113焊絲。

GH4738 應用概況與特殊要求 該合金在國外航空發(fā)動機和民用工業(yè)中獲得了極為廣泛的應用，我國主要用于制造燃燒室部件和其他熱端部件以及蜂窩結(jié)構(gòu)等。合金在高溫下長期使用后有部分的時效硬化現(xiàn)象。

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GH4738 熱處理制度 材料標準規(guī)定的GH4738熱處 理制度見下表；優(yōu)質(zhì)GH4738熱處理制度為900℃±10℃，1～2h,油冷＋750℃±10℃，16h，空冷。

材料品種 熱處理制度

棒材、圓餅 980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，12～16h,空冷

熱軋板、冷軋板 980～1000℃，空冷＋700～720℃，12～16h，空冷

冷拉棒 980～1000℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷

環(huán)件毛坯 980～990℃，1～2h，油冷＋700～720℃，16h,空冷

冷鐓用冷拉絲 980～1000℃，水冷或油冷＋700～720℃，16h,空冷

注:冷拉棒和冷拉絲標準規(guī)定，性能檢驗不合格時，可以不大于760℃時效16h，合格后交貨。

GH4738降溫凍結(jié)、合金化及澆注

GH4738精煉結(jié)束后,停電降溫,直至熔池表面合金液凍結(jié). 熔池凍結(jié)后,送電將凍結(jié)的膜沖開,送低功率按順序依次加入C、Al、Ti、B.每次加料后應送大功率進行充分攪拌,使之成分均勻化,Ce在澆注前1~2min 時加入。

合金化結(jié)束后,停電降溫,溫度降至1400℃時,送電攪拌,借助于電磁攪拌把浮在合金液表面的雜質(zhì)推向坩堝壁。當溫度合適時即可澆注,澆注時應在帶電和真空條件下進行。