GH2135合金成分及熱處理條件

GH2135合金是中國科學(xué)院金屬研究所于1958年在師昌緒先生指導(dǎo)下研制的鐵基變形合金,用以代替當(dāng)時大量使用的鎳基合金GH4033。初期由于中心縮孔等冶金缺陷，在撫順鋼廠鍛造時不能成材，而且由于追求持久強度，選擇的固溶處理溫度高達(dá)1220℃，處理后的試棒表面氧化皮太厚而暫停研究。在終止研究幾年后，1962年重新開始研制,本書作者1962年8月從北京鋼鐵學(xué)院畢業(yè)分配到金屬所,有幸參加GH2135合金研制工作。我們從合金的成分范圍、最佳成分控制、熱處理制度、組織結(jié)構(gòu)到全面力學(xué)性能測試等，都進行了比較深入的研究。1964年開始到撫順鋼廠進行工業(yè)試生產(chǎn)，并與撫鋼合作開展工程化研究，取得了大量數(shù)據(jù)，在國內(nèi)外公開發(fā)表論文數(shù)十篇，并出版《GH2135鐵基高溫合金匯編》一本。自1967年GH2135合金正式列入“冶標(biāo)"開始轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，至1974年，撫鋼、上鋼五廠、大冶鋼廠，齊齊哈爾鋼廠等冶金廠生產(chǎn)量達(dá)1000多噸。GH2135合金主要用作渦輪盤材料，也曾經(jīng)用作渦輪葉片和燃?xì)廨啓C的火焰簡等不同結(jié)構(gòu)件。

合金的成分特點

GH2135合金的化學(xué)成分,與GH4033 比較,最大特點是節(jié)省大量的鎳和少量的鉻。從表43-12可以看出，GH2135可節(jié)省41%的鎳和5.5%的鉻。這在當(dāng)時中國缺乏鎳和鉻資源的情況，特別是資本主義國家對我國進行經(jīng)濟的形勢下，不僅具有十分重要的經(jīng)濟意義，而且有著不可估量的政治意義。

.與GH4033比較，GH2135合金還利用了4%左右的難熔金屬元素W+Mo進行固溶強化，而GH4033則沒有采用難熔金屬固溶強化。同時，GH2135合金加入了約5%的Al+Ti進行沉淀強化，而GH4033僅加入了3.4%左右的Al+Ti形成y強化，前者y相的數(shù)量為12%~16%124]，而后者則只有7.3%~9.1%"。

熱處理和顯微組織的特點

GH2135合金根據(jù)用途不同，研究成功三種熱處理制度。對于航空發(fā)動機渦輪盤采用1140℃,4h，空冷＋830℃，8h，空冷+650℃，16h，空冷;對于棒材采用1080℃,8h,空冷＋830℃，8h,空冷＋700℃，16h,空冷;對于板材采用1130℃，2h，空冷＋750℃,16h，空冷。棒材用熱處理制度也適用于渦輪葉片;板材用熱處理制度還適用于火焰筒。第一種熱處理制度處理的試樣晶粒較粗大，高周疲勞性能較差，700℃，10’循環(huán)，疲勞極限為280MPa，但低周疲勞性能最好(見后面敘述)，所以用于渦輪盤最適宜;第二種熱處理制度處理的試樣700℃高周疲勞性能最好,在同樣條件下疲勞極限為330MPa,加之持久性能較GH4033好，從表43-13大冶鋼廠的生產(chǎn)統(tǒng)計表明，GH2135合金的持久性能優(yōu)于GH4033，而且持久時間的分散度較小，性能比較穩(wěn)定。所以第二種熱處理制度適合于GH2135渦輪葉片;第三種熱處理制度處理的試樣，高周疲勞性能介于兩者之間，700℃的疲勞極限為290MPa。由于火焰筒一般受力不大，而且不承受循環(huán)應(yīng)力，所以選用第三種熱處理制度較合適。