镍基高温合金GH4145材料技术标准、热处理范围
GH4145合金是一种镍基高温合金，主要由GH4145γ[Ni3(Al、Ti、Nb)]组成。在980℃以下的温度下，该合金具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性，这使得它在高温环境下能够保持稳定的性能。同时，在800℃以下的温度下，GH4145合金的强度较高，能够承受较大的载荷。此外，在540℃以下的温度下，该合金的耐松弛性较强，这意味着在长期使用过程中，它能够保持较好的弹性，不易发生变形或松弛。
GH4145相近牌号
GH4145合金的成型性能和焊接性能也很好，这使得它在制造过程中具有较高的可加工性和可焊性。该合金主要用于制造飞机发动机在800℃以下工作并需要高强度的松弛平面弹簧和压缩弹簧。这些弹簧在飞机发动机中起着重要的作用，需要具备高强度和耐腐蚀性。
GH4145化学成分
除了制造弹簧外，GH4145合金还可以用于制造涡轮叶片和其他部件。这些部件在高温、高压和高速的环境下工作，需要具备优异的耐腐蚀性和抗氧化性。
可供应的品种包括板材、皮带、棒材、锻件、环状件、丝绸和管道。这些不同形态的产品可以满足不同领域的需求。
GH145(GH4145)热处理系统对于不同的材料和零件，需要进行不同的热处理工艺。例如，对于板材、带材和管材，通常采用固溶热处理系统，即在980℃±15℃的温度下进行热处理，然后空冷。而对于棒材、锻件和环状件等，可以采用退火、焊件焊接前退火、焊件清除应力退火和应力退火等不同的热处理工艺。
GH145(GH4145)品种规格和供应状态可以根据不同的需求提供各种规格的棒材、锻件、环状件、热轧板、冷轧板、带材、管材和丝材。对于板材和带材，通常在热轧或冷轧、退火或固溶、酸洗抛光后供应。对于棒材、锻件和环状件，可以在锻造或热轧状态下供应；锻造后也可以固溶；固溶后，棒材可以磨光或车光供应。当订单有要求时，冷拉状态可以到位。管道在固溶处理并去除氧化层后供应。丝材可在固溶状态下供应；对于标称直径或厚度在6.35mm以下的丝材，可固溶后50%～65%的冷拉变形供应；直径或边长大于6.35mm的标称丝，固溶后以不低于30%的冷拉变形供应。对于直径或边长不大于0.65mm的标称丝，冷拉变形按要求固溶后不低于15%。
GH145(GH4145)冶炼铸造工艺合金采用电弧炉加真空自耗重熔、真空感应加电渣、真空自耗重熔或真空感应加真空自耗重熔等不同的冶炼铸造工艺。这些工艺可以确保合金的成分和组织结构的均匀性，从而提高其性能和使用寿命。
GH145(GH4145)应用概况及特殊要求该合金主要用于制造飞机发动机等高温、高压和高速环境下的重要部件。在使用过程中，需要根据具体的要求进行选择和使用，以确保其性能和使用寿命。
镍基高温合金零件车削加工
1.现状与问题
在生产加工中，遇到如图1所示零件结构，该零件材料为高温镍基合金Inconel 718，材料标准为AMS5662。
该零件使用φ63.5mm×122mm棒料加工，为减小零件的加工余量，安排粗加工工序先将内孔加工到φ28～φ28.5 mm，再使用数控车床加工，工序步骤如下：粗车外圆、外锥面、端面→ 半精镗内孔 → 精镗内孔 → 精车外圆、外锥面、端面 → 切断。该零件的主要加工难点为外锥面的切削余量大，单边要去除3.5～11.7mm的大余量，由于零件材料Inconel 718镍含量为50%～55%，铬含量占17%～21%，可以看出切削加工性很差，粗车外圆、外锥面、端面时最初分别选用了多种刀片加工，但都是每两个刀片刃部仅能加工一个零件，即在粗车过程中，先将零件外圆、外锥面加工一半，然后更换刀具加工剩余的一半，其余工步加工需每加工2～3个零件更换一次刀具。刀具磨损情况如图2所示，堆积在刀具前面近切削刃处的硬楔块形成积屑瘤，积屑瘤脱落时会引起切削刃破损，由于刀具选择不合理，加工时刀具磨损相当严重，换刀相当频繁，增加了操作者的劳动强度，降低了生产效率。
图2 刀片磨损
2.粗车外圆刀具的选择
根据高温合金的性质及其加工特点，切削时必须选择合适的刀具材料、合理的刀具几何参数、合理的切削用量及切削液使用方法。（1）刀片材料选择 切削高温合金时应选用耐热性好、抗弯强度高、耐磨、导热性能好及抗粘结性好的刀具材料，如硬质合金、立方氮化硼及氮化硅陶瓷等，经过对比试验，选用合适的硬质合金刀具，加工成本较低。选择的用于车削加工镍基高温合金外圆、端面用粗车刀具为SAFETY公司的型号为WNMG080412-M7 9605刀片，该刀片基体材料为亚细晶粒硬质合金，粒度＜1.0μm，合金基体硬度为90～93.5 HRA，表面采用4μm 厚度的TiAlN（氮化铝钛）涂层，带涂层合金表面硬度为2000HV，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、涂层附着力强、摩擦系数小及导热率低等优良特性，适合于高温合金、钛合金及高强度不锈钢的加工。（2）刀具结构及几何参数 高温合金粗车时切削力大，为增强刀具强度，选择了0°前角槽形刀片，刀具后角为0°，刀尖半径1.2mm，刀尖角80°，在保证刀具强度的同时，选较大的主偏角95°,减少主刃切削宽度，增加切削厚度，减少加工表面硬化现象，降低切削刃磨损，提高刀具使用寿命。由于高温合金塑性好、强度高，切屑易卷曲，切屑易缠绕在工件或刀具上，故需在刀片上制造断屑槽进行强制断屑，如图3所示。
该刀片刀尖处有0.2mm宽的刃口，与0°后角形成良好的支撑，增强了切削刃的强度；和刃口紧邻的倒角和圆弧面利于切屑成形和卷曲，因而得到更好的切屑流动并减少摩擦，减少振动和使切削温度降低，从而使工件切削处的切削力和剩余应力减小。
刀尖半径会影响到切削刃强度，粗加工选取大刀尖半径（R0.8mm或R1.2mm）可获得高强度切削刃，并可选择较大的进给量和切削深度，从而获得较高的刀具寿命和高金属去除率。（3）粗车切削参数 在高温合金加工过程中，随着切削速度的增加，切削温度会升高，为避免切削温度过高，应采用较低的切削速度；由于高温合金加工过程中易产生硬化层，为避免切削刃和刀尖划过硬化层，切削深度约为刀尖半径的1/2，外圆、端面粗车参数见表１。
3.精车外圆刀具的选择
（1）刀具材料及结构 精车外圆刀具与粗车外圆刀具的材料相同，但由于切削余量较小，切削力相对较小，为获得锋利的刃口，必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清除过程中所遇到的阻力，并减小切削热，但前角过大则刀头散热体积减小，切削温度反而升高。实践表明，取前角15°～20°最为合适。
在选择后角时，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损。并且由于强烈摩擦，加强了高温合金表面加工硬化效应；刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低切削刃的强度，加速刀具的磨损。精加工选择较小刀尖半径可获得较高的表面质量，经试验，选择高温合金精车刀片型号为CCGT09T302-PM29605，为正前角槽形刀片，刀具前角18°，刀具后角7°，刀尖半径0.2mm，断屑槽几何形状如图4所示。
对于镗孔工步，由于在镗孔前已进行钻孔加工，故镗孔仅分为半精镗孔和精镗孔，半精镗选择刀尖半径0.4mm，刀片型号为CCGT09T304-PM2 9605，精镗刀片与精车外圆刀片型号相同。
（2）切削参数 在高温合金加工过程中，半精加工及精加工的切削速度也不宜过高，切削深度不能过高，也不能过低，须在一个合理范围。切削参数见表2。
（3）其他车削要素 对于高温合金切槽、切断和车螺纹等， 也进行了工艺试验，选择了合适的刀具及工艺切削参数，见表3。
4.切削液
切削高温合金时，为降低切削温度，提高刀具耐用度，应使用切削液。选择的切削液应不含硫，以避免在切削过程中造成晶间腐蚀，我们选择了马思特公司型号为TRIM SC310的切削液，该切削液为高油半合成型，PH值为9.6，具有良好的湿润性、冷却性及防腐性能，并含有机械润滑作用的化学表面活性剂，能够满足高温合金的切削及冷却要求。高温合金加工刀具磨损大，故原则上分粗、精加工，以减小切削余量，工艺路线安排如下：下料→ 热处理（按需） → 粗加工 → 半精及精加工 → 去毛刺 → 标印 → 清洗 → 渗透检查 → 清洗 → 检验 → 包装。在加工过程中注意以下几点：1）当设计图中有热处理要求时，在下料后机加前安排热处理工序。2）回转类零件可用钻孔、车削等方法进行粗加工，单边留余量1～2mm。3）零件较大或形状复杂时可用线切割方法进行粗加工，单边留余量1～2mm。4）半精加工及精加工原则上安排在同一设备上进行，选择不同的刀具及切削参数。5）机加工序完成后安排渗透检查工序，以便于检查零件材料是否存在缺陷。
5．结语经过大量的工艺试验工作，对镍基高温合金零件车削加工的全过程进行了工艺研究，选择了合适的切削刀具，摸索出了一套合理的工艺参数，满足了高温合金零件车削加工要求。
文章来自《金属加工（冷加工）》2020年第2期
GH3600镍基高温合金、应用领域、延伸率、热处理范围
GH3600产品概述
GH3600(UNS N06600)是一种要求耐腐蚀和耐热的合金。该合金具有优异的力学性能，是高强度和易加工性的理想组合。高镍含量使合金能抵抗许多有机和无机化合物的腐蚀，而且几乎不受氯离子应力腐蚀开裂的影响。铬能抵抗硫化合物腐蚀，也能抵抗高温或腐蚀性溶液中的氧化条件。该合金不能沉淀硬化，只有通过冷加工才能使其硬化和加强。
GH3600是Inconel系列早期开发出来的镍基固溶强化合金， 属于 Ni-Cr-Fe 系， 具有良好的抗氧化性能、冷热加工性能和低温力学性能。 可以通过冷加工得到 强化， 并且焊接性能优良， 适宜制作 1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件， 广泛应用于航空、 航天、 核工业等部门。
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GH3600特性
很好的耐还原、氧化、氮化介质腐蚀性能在室温及高温时有很好的耐应力腐蚀开裂性能很好的耐干燥氯气和氯化氢气体腐蚀性能650℃下具有较高的强度，成型好，易于焊接；空气中，最高使用温度达1175℃。
用此合金制成的精细薄壁无缝管是某型号发动机喷管延伸段的重要原材料， 2005 年开始在国内研制生产并顺利通过了相关部门的鉴定。 但 2007 年初，在成品管内窥镜检验时连续发现内壁折叠缺陷。 为了找寻折叠缺陷产生原因， 提高发动机质量， 对GH3600 管折叠缺陷进行了解剖分析。
GH3600在常温下合金的机械性能的最小值
热处理方式 退火
抗拉强度σb/MPa ≥550
屈服强度σp0.2/MPa ≥240
延伸率σ5 /% 30
布氏硬度 HBS 200
GH3600 精细薄壁管主要生产工艺流程如下： 轧制→定尺清洗→氢气保护退火→清洗→外表面抛光→脱脂清洗→成品退火→成品矫直→检测性能。
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管材折叠部位主要是受平行于折叠延伸方向的轴向拉应力和垂直于管材内壁的径向压应力作用， 一方面由于轧制之前内壁和芯棒清洗不净，有金属碎屑、 管壁翘皮、 砂砾或其它硬质颗粒残留于管壁和芯棒之间， 在轧制时因为芯棒的硬度高于管材的硬度， 异物在芯棒的挤压作用下在管材内壁留下划伤和凹槽； 另一方面， 若芯棒表面存在凹点、 起毛、棱角等缺陷， 在管材冷轧过程中发生纵向延伸变形时， 管材内壁直接接触到这些缺陷产生摩擦和刮蹭，也会形成划伤和凹槽。
GH3600合金加工性能
GH3600合金可轻松进行热加工或冷加工，可通过标准焊接、钎焊和焊接工艺连接。虽然合金只能通过冷加工硬化和加强，但通过冷加工和热处理结合在一起，在成品零件中可以获得广泛的机械性能。
在后续单道次轧制变形量过大时， 管材在轧辊的旋转挤压下收缩直径， 当轧辊旋转到划伤和凹槽位置， 管壁金属在不均匀的外力作用下产生流动， 并在缺陷部位形成局部堆积现象， 即俗称的“耳子”。 继续轧制， “耳子” 被压平贴合于管壁，形成折叠。 折叠边缘受到芯棒施加的轴向摩擦力的作用， 部分发生磨损， 则呈现不规则锯齿状形貌。 当润滑效果不好、 单道次轧制变形量过大、 纵向延伸率过高或轧制温度过高时也容易产生折叠缺陷。
GH3600合金耐蚀性能
GH3600合金的成份使其能够抵抗各种腐蚀。合金的铬含量使其在氧化条件下优于商用纯镍，镍含量高使其在还原条件下保持相当大的耐受性能。镍的含量也提供优异的耐碱性溶液。该合金对强氧化酸溶液有较好的耐受性。然而，仅溶于空气的氧化作用不足以保证完全的无源性和免受空气饱和无机酸和某些浓有机酸的攻击。
管材内壁折叠的存在， 在圆管阶段并不会引起管材力学性能的明显下降， 但是变形时， 折叠很可能成为裂纹源， 引起较严重的开裂破坏。 而 GH3600 管材复验后， 即交付工厂进行成型加工， 成型加工包括缩口、 拉拔、 旋锻、 成方等工序， 试验表明， 当管材内壁出现折叠缺陷时， 90％会在成型后的 X 光检查时发 现裂纹。 成型过程中， 当折叠两边受到较大拉应力时即张开产生裂纹， 并进一步沿轴向扩展产生蛇形滑移和变形开裂。
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GH3600应用领域
GH3600(GH600) 合金对于各种腐蚀介质都具有耐腐蚀性。因含有铬的成分，所以在氧化条件下比纯镍（合金 200/201）具有更好的耐腐蚀性。同时，含有大量的镍成分，使该合金在还原条件和碱性溶液中具有很好的耐腐蚀性。此外，具有很强的耐应力腐蚀开裂性能。在乙酸、醋酸、蚁酸、硬脂酸等有机酸中有很好的耐蚀性，在无机酸中具有中等的耐蚀性。在核反应堆中一次和二次循环使用的高纯度水中具有很好的耐蚀性。可抗干氯气和氯化氢的腐蚀，使用温度达 650℃。
尤其是距离管材头部 0～75mm 的过渡段， 由于要经受拉拔、 旋锻、 成方等大变形量加工，折叠处应力高度集中， 裂纹首先产生， 随着受力的增加撕裂扩展并向基体延伸， 严重的深度可达 0.16mm，占到管壁厚度的 50％， 给发动机带来极大的隐患。
高温下，该合金的退火态和固溶态在空气中具有很好的抗氧化剥落性和高强度，在连续的空气氧化环境下可耐 1100℃高温。不含钍（ionium）的还原气体（H2或CO）中，可以耐 1150℃高温。含钍（ionium）的氧化性气体中，如含亚硫酸气体的空气中可以使用到 815℃为止。但在含有硫化氢的还原气体中，其上限温度为 535℃。另外，在 550~750℃的高温环境中不会脆化。
为了避免上述折叠缺陷的重复出现， 需要严格控制原材料的杂质含量， 提高纯洁度， 尽量采用精良的冶炼工艺， 减少有害夹杂物的出现。 在管材每道次轧制之前检查管材内壁质量， 一旦发现翘皮、 折叠、 划伤、 凹槽等缺陷则利用磨光或车加工工艺加以清除；同时注意模具的清洁， 避免混入砂砾、 金属碎屑或其 它硬质颗粒； 定期检查轧制芯棒是否有凹点、 棱角和起毛； 定期抛光打磨和更换芯棒； 在芯棒均匀涂抹氯化石蜡等润滑剂， 改善润滑效果。 实施上述改进措施后， 发现 GH3600 管材折叠发生率由 15％下降到 5％左右， 取得了很好的效果。
可抵抗氮、氢、氨气和渗碳气体。虽然对湿氯气、溴气较弱，但对高温下的氯氢及氯气的处理很有效，氯化氢可达 540℃，氯化气至 510℃可使用。但在氧化还原条件交替变化时，会受到部分氧化介质（如绿色死亡液）的腐蚀。
GH3600 精细薄壁管存在内壁折叠缺陷。 折叠缺陷深度为 16.75～51.64μm， 占到管壁厚度的 5％～15％； 折叠缺陷主要是管材轧制时芯棒表面磨损或芯棒与内壁间存在硬质异物造成； 为减少内壁折叠缺陷产生， 可采用定期清洁模具、 打磨芯棒、 改善润滑等改进措施。
应用范围：
●石油化工生产中的蒸发罐、酸和碱工业用机器，催化再生器
● 热处理炉中曲颈瓶及部件，尤其是在碳化和氮化气体中
● 核反应堆发电设备、热交换器
● 抗氯气和氟气腐蚀：有机或无机氯化物和氟化物的生产
● 氯气法制二氧化钛
● 腐蚀性碱金属的生产和使用领域，特别是使用硫化物的环境
● 抗氟化氢腐蚀：铀氧化转换为六氟化物
● 抗氯气、氯化氢、氧气和碳化腐蚀：氯乙烯单体生产
● 侵蚀气体中的热电偶套管
●喷气发动机部件、涡轮喷气发动机的补燃部件
● 其他在高温下使用的部件
为了提高 GH3600 精细薄壁管质量， 利用内窥镜和扫描电镜， 对管材内壁折叠 缺陷进行了 解剖观察， 测量了 折叠的深度， 并分析了 折叠缺陷产生的原因和它对后续成型的影响， 提出了 避免折叠缺陷的工艺改进措施。