上海益励金属材料有限公司

  GH93镍基变形高温合金
中国牌号：GH93
美国牌号：Nimonic93
法国牌号：NCK2OTA

一、GH93概述
GH93是含有较高的钴和铬的沉淀硬化镍基合金，具有较高的强度和较好的组织稳定性，在815℃以下使用，综合性能良好。用于航空发动机的涡轮叶片，小型发动机涡轮盘和紧固件。该合金热加工塑性良好，可以供应板材、棒材和锻件。
1.1 GH93材料牌号 GH93。
1.2 GH93相近牌号 Nimonic93(英国),NCK2OTA(法国）。
1.3 GH93材料的技术标准
1.4 GH93化学成分 见表1-1。
表1-1 %
C Cr Ni Co Al Ti Fe B Mn Si P S Cu Pb
≤0.13 18.0～21.0 余量 15.0～21.0 1.0～2.0 2.0～3.0 ≤1.00 ≤0.02 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.20 ≤0.0025
注：B按计算量加入，允许加入微量的Ce、Zr、Mg元素。
1.5 GH93热处理制度 1050～1080℃，8h，空冷＋710℃±10℃，16h，空冷。
1.6 GH93品种规格与供应状态 可以供应d20～22mm热轧棒材，δ0.4～4mm板材，d120mm以下锻材和锻件，板材为固溶状态交货，其它品种均为锻态和轧制状态交货。
1.7 GH93熔炼与铸造工艺 真空感应熔炼＋真空电弧或电渣重熔工艺。
1.8 GH93应用概况与特殊要求 该合金制造的航空发动机零部件，在英国及法国有所采用，国内用其制造自由涡轮、垫片、垫圈、锁片等。
二、GH93物理及化学性能 
2.1 GH93热性能 
2.1.1 GH93熔化温度范围 1360～1390℃。
2.1.2 GH93热导率 见表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
λ/(W/(m·℃)) 11.47 12.77 14.44 15.99 17.54 18.97 20.64 22.32 23.99 25.83 27.88
2.1.3 GH93比热容 见表2-2。
表2-2[1]
θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
c/(J/(kg.℃)) 446 467 494 520 547 572 600 626 652 679 706
2.1.4 GH93线膨胀系数 见表2-3。
表2-3[2]
θ/℃ 16～100 16～200 16～300 16～400 16～500 16～600 16～700
α/10-6℃-1 11.91 12.97 13.52 14.10 14.49 14.99 15.61
2.2 GH93密度 ρ=8.19g/cm3。
2.3 GH93电性能 
2.4 GH93磁性能 合金无磁性。
2.5 GH93化学性能 
2.5.1 GH93抗氧化性能 在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4。
2.5.2 GH93耐腐蚀性能 合金具有良好的耐热腐蚀能力。
表2-4[2]
θ/℃ 700 800 900
氧化速率/(g/(m2·h)) 0.0398 0.0236 0.1435
注：试验方法按YB48-1964。



三、GH93力学性能
3.1 GH93技术标准规定的性能 见表3-1。
3.1.1 GH93室温拉伸性能生产检验数据统计处理结果见表3-2。
表3-1

品种 拉伸性能 HBS 持久性能
θ/℃ σb/MPa σP0.2/MPa δ5/% θ/℃ σ/MPa t/h δ5/%
不小于 不小于
锻材
轧材 20 1080 685 20 290 700
815 588
294 30
30 5
7
表3-2
品种 统计数 σb/MPa σP0.2/MPa
A B S A B S
锻材
轧材 100
100 1115
1140 1155
1185 1080
1080 700
725 740
765 685
685
注：长城钢厂三分厂数据。四、GH93组织结构
4.1 GH93相变温度 γ′相开始溶解温度为950℃。
4.2 GH93时间-温度-组织转变曲线
4.3 GH93合金组织结构 在奥氏体基体上析出γ′相，M23C6型碳化物呈链状分布在晶界，MC型碳化物主要以颗粒状分布于晶内，未发现M7C3型碳化物。
五、GH93工艺性能与要求
5.1 GH93成形性能 该合金热加工塑性良好，在1050～1150℃温度范围内，允许镦粗变形量为80%而不开裂。锻造开坯加热温度1130～1150℃，终锻温度不低于950℃，轧制加热温度1150～1170℃，终轧温度不低于1000℃。
5.2 GH93焊接性能 板材可采用氩弧焊联接，固溶状态焊接性尚好，焊后应消除应力并进行时效处理。 
5.3 GH93零件热处理工艺 涡轮盘坯料可以先经固溶处理，机加工后在氩气保护下进行时效处理，也可以用饼坯经完全热处理后进行机加工。坯料单层平放在热处理加热炉均温区缓慢升温，冷却时出炉后分散冷却。
5.4 GH93表面处理工艺 涡轮盘榫槽部分可以采用电抛光或喷丸处理。
5.5 GH93切削加工与磨削性能 该合金在固溶状态切削性能优于时效状态。
硼、硅元素的作用：显著降低合金熔点，扩大固液相线温度区，形成低熔共晶体;脱氧还原作用和造渣功能;对涂层的硬 化、强化作用;改善操作工艺性能

　　 铜元素的作用：提高对非氧化性酸的耐蚀性

　　 铬元素的作用：固溶强化作用、钝化作用;提高耐蚀性能和抗高温氧化性能;富余的铬容易与碳、硼形成碳化铬、硼化铬硬质相从而提高合金硬度和耐磨性

　　 钼元素的作用：原子半径大，固溶后使晶格发生大的畸变，显著强化合金基体，提高基体的高温强度和红硬性;可以切断、降低涂层中的网状组织;提高抗气蚀、冲蚀能力。

　　 镍基精密合金

　　包括镍基软磁合金、镍基精密电阻合金和镍基电热合金等。最常用的软磁合金是含镍80％左右的玻莫合金，其最大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料。镍基精密电阻合金的主要合金元素是铬、铝、铜，这种合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于电阻器。镍基电热合金是含铬20％的镍合金，具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，可在1000～1100℃温度下长期使用。

　　 镍基形状记忆合金

　　含钛50（at)％的镍合金。其回复温度是70℃，形状记忆效果好。少量改变镍钛成分比例，可使回复温度在30～100℃范围内变化。多用于制造航天器上使用的自动张开结构件、宇航工业用的自激励紧固件、生物医学上使用的人造心脏马

　　软磁合金　　soft magn e tic alloy

　　在外磁场作用下容易磁化，去除磁场后磁感应强度又基本消失的磁性合金。

　　其磁滞回线面积小而窄，矫顽力一般低于800Am，电阻率高，涡流损耗小，导磁率高，饱和磁感高。一般都加工成板材和带材。熔融法制备。主要用作电器、电信工业中的各种铁芯元件（如变压器铁芯、继电器铁芯、扼流圈等）。常用软磁合金有低碳电工钢、阿姆科铁、硅钢片、镍铁软磁合金、铁钴软磁合金、铁硅软磁合金等。