GH3128
一、GH3128 概述
GH3128是以钨、钼固溶强化并用硼、铈、锆强化晶界的镍基合金，具有高的塑性，较高的持久蠕变强度以及良好的抗氧化性和冲压、焊接等性能。其综合性能优于GH3044和GH3536等同类镍基固溶合金。适合于制造在950℃下长期工作的航空发动机的燃烧室火焰筒、加力燃烧室壳体、调节片及其他高温零、部件，主要产品为冷轧薄板，也可供应热轧板、棒材、锻件、丝材和管材。
1.1 GH3128 材料牌号 GH3128(GH128，红星11号)
1.2 GH3128 相近牌号
1.3 GH3128 材料的技术标准
GJB 1952-1994 《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317-1998 《航空用高温合金热轧板规范》
1.4 GH3128 化学成分 见表1-1。
表1-1 %
C | Cr | Ni | W | Mo | Al | Ti | Fe | B | Zr | Ce | Mn | Si | P | S |
不大于 | ||||||||||||||
≤0.05 | 19.0～22.0 | 余量 | 7.5～9.0 | 7.5～9.0 | 0.40～0.80 | 0.4～0.80 | 0.2 | 0.005 | 0.06 | 0.05 | 0.50 | 0.80 | 0.013 | 0.013 |
注：B、Ce、Zr按计算量加入。
1.5 GH3128 热处理制度 交货状态固溶温度为1140～1180℃，空冷。高温性能经1200℃补充固溶处理后进行检验。
1.6 GH3128 品种规格和供应状态 供应的冷轧薄板δ0.8～4.0mm、热轧板δ4～14mm、冷拉焊丝d0.3～10mm。冷轧板和热轧板于固溶和酸洗后供应；焊丝于冷拉、半硬或固溶和酸洗状态供应。
1.7 GH3128 熔炼和铸造工艺 非真空或真空感应炉加电渣重熔。
1.8 GH3128 应用概况与特殊要求 合金适用于制造在950℃以下工作的航空发动机燃烧室和加力燃烧室零部件，使用效果良好。
二、GH3128 物理及化学性能
2.1 GH3128 热性能
2.1.1 GH3128(GH128) 熔化温度范围 1340～1390℃[1]。
2.1.2 GH3128(GH128) 热导率 见表2-1。
表2-1[2]
θ/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 950 |
λ/（W/（m·℃）） | 11.30 | 12.56 | 14.24 | 15.49 | 16.75 | 18.42 | 19.68 | 21.35 | 23.02 | 23.86 |
2.1.3 GH3128 线膨胀系数 见表2-2。
2.1.4 GH3128 热扩散率 见表2-3。
表2-2[2]
θ/℃ | 18～100 | 18～200 | 18～300 | 18～400 | 18～500 | 18～600 | 18～700 | 18～800 | 18～900 | 18～1000 |
α/10-6℃-1 | 11.25 | 11.86 | 12.68 | 12.80 | 13.37 | 13.68 | 14.46 | 15.19 | 15.66 | 16.29 |
2.2 GH3128密度 ρ=8.81g/cm3[2]。
2.3 GH3128电性能 电性阻率表2-4。
2.4 GH3128磁性能 合金无磁性[3]。
表2-3[2]
θ/℃ | 25 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
Q/（10-6m2/S）） | 2.30 | 2.49 | 2.78 | 3.08 | 3.39 | 3.69 | 3.88 | 4.16 | 3.92 | 4.16 |
表2-4[2]
θ/℃ | 17 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1050 | 1100 | 1150 |
p/（10-6Ω.M）） | 1.37 | 1.42 | 1.39 | 1.40 | 1.39 | 1.38 | 1.38 | 1.39 |
2.5 GH3128化学性能
2.5.1 GH3128抗氧化性能 合金在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-5。
表2-5[1]
θ/℃ | 900 | 1000 | 1100 |
氧化速率/（g/(m2·h）） | 0.055 | 0.236 | 0.269 |
2.5.2 耐腐蚀性能 海洋性燃气腐蚀性能见表2-6。
表2-6[3]
试验制度 | 试样尺寸/mm | 失重/(mg/cm2) | 宏观检查 |
900℃，27h | 1.5×15×30 | 2.2 | 表面完好 |
注：试验条件是空气与燃料之比为39：1，盐氛浓度为106×10-6，燃料为0号柴油。
三、GH3128力学性能
GH3128标准规定的性能见表3-1。
表3-1
品种 | 试样状态 | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | δ5/% | σ/MPa | δ/mm | t/h | δ5/% | |||
不小于 | ||||||||
热轧板 | 交货状态 | 20 | 735 | 40 | - | - | - | - |
交货状态＋1200℃，空冷 | 950 | 175 | 40 | - | - | - | - | |
冷轧薄板 | 交货状态 | 20 | 735 | 40 | - | - | - | - |
交货状态＋1200℃，空冷 | 950 | 175 | 40 | 规范Ⅰ 54 | >1.2 ≤1.2 | ≥23 ≥20 | 实测 实测 | |
规范Ⅱ 39 | ≥1.5 <1.5～1.0 ≤1.0 | ≥100 ≥80 ≥70 | 实测 实测 实测 | |||||
注：持久性能的初次检验按规范Ⅰ进行。按规范Ⅰ进行检验不合格时，允许按规范Ⅱ重新检验。
四、GH3128(GH128) 组织结构
4.1 GH3128相变温度
4.2 GH3128时间-温度-组织转变曲线 μ相的析出曲线见图4-1。
4.3 GH3128合金组织结构 合金在固溶状态为单相奥氏体组织，含有少量细小均匀分布的TiN和M6C。在长期时效过程中析出M6C、μ、αw和M23C6相。μ相的析出温度范围是700～1050℃，最大析出量为3.49%。M23C6相在700～800℃时效后析出，析出量仅为0.14%。aw相是在900℃长期时效后发现的，200h达到析出高峰，其量为0.86%。断续延长时效时间，板出量下降。时效时间对析出量的影响见图4-2。
五、 GH3128（GH128）工艺性能与要求
5.1 GH3128成形性能
5.1.1 GH3128板材反复弯曲和冲压性能见表5-1。
5.1.2 GH3128加工工艺参数 钢锭锻造时装炉温度不高于700℃，加热温度为1160℃±10℃，
终锻温度大于900℃；板坯轧制加热温度为1170℃±10℃，终轧温度大于900℃；薄板热轧加热温度为1140～1180℃，终轧温度大于800℃。冷轧总压下率为30%～50%。
表5-1[1]
熔炼工艺 | 试样厚度/mm | 试样状态 | 反复弯曲次数 | 杯突深度/mm | 极限深冲系数 |
感应加电渣 感应加真空电弧 | 1.5 1.5 | 1150℃，空冷 供应状态 | 24 30 | 11.5 12.9 | 2.0 --- |
5.2 GH3128焊接性能 板材焊接性能良好，可采用氩弧焊、缝焊和点焊等方法焊接，均能得到满意的焊接接头质量，接头强度系数大于90%，该合金可与GH3044、GH3039、GH1140、GH3030和1Cr18Ni9Ti等板材焊接。
5.2.1 GH3128焊接工艺参数
5.2.1.1 GH3128手工氩弧焊对接工艺参数见表5-2。
表5-2[2]
厚度/mm | 焊接电流/A | 弧压/V | 氩气流量/(L/min) | 钨极直径/mm | 填料 | 焊速/(m/min) |
1.5 | 95～115 | 10 | 11 | 2 | 母材切条 | 0.33～0.37 |
5.2.1.2 GH3128缝焊工艺参数见表5-3。
表5-3[2]
厚度/mm | 二次电压/V | 焊接时间/s | 休止时间/s | 焊接电流/A | 电极电压/N | 焊速/(m/min) |
1.5 | 4.25 | 0.28 | 0.24 | 9800 | 6375～7845 | 0.34 |
5.2.2 GH3128手工氩弧焊和缝焊接头的力学性能见表5-4。
表5-4[2]
焊接方法 | 熔炼工艺 | 焊接材料 | θ/℃ | 拉伸性能 | 持久性能 | ||||
σb/MPa | 接头强度系数/% | σ/MPa | t/h | ||||||
焊前 | 焊后 | 焊前 | 焊后 | ||||||
手工氩弧焊 | 感应加电渣 | GH3128 | 800 950 | 419 196 | 392 186 | 95 94 | - 39 | - 142 | - 141 |
感应加真空电弧 | GH3128 | 20 800 900 950 | - - - - | 755 387 240 177 | - - - - | - - - 39 | - - - - | - - - 107～229 | |
缝焊 | 感应加电渣 | GH3128＋GH3128 | 800 900 950 1000 | 412 255 196 142 | 402 250 206 142 | 98 98 100 100 | - 59 39 29 | - 148 193 149 | - 140 142 108 |
GH3128＋GH3044 | 800 900 950 | - - - | 417 245 147 | - - - | - - - | - - - | - - - | ||
感应加真空电弧 | GH3128＋GH3128 | 20 800 900 950 | - - - - | 730 363 265 181 | - - - - | - - - 39 | - - - - | - - - 146 | |
注：板厚δ1.5mm。
5.3 GH3128零件热处理工艺 航空发动机加力燃烧室零部件的固溶处理温度为1200℃±10℃，空冷；燃烧室火焰筒零部件的固溶温度为1160℃±10℃，空冷；零件多次冲压成形时的中间处理温度为1100℃±20℃，保温时间根据零件厚度和装炉情况确定。
5.4 GH3128表面处理工艺 在高温下工作的零件可采用W-2珐琅涂层进行有效的保护。
