GH4169简介
GH4169是一种沉淀强化镍基高温合金，在-253～650℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金可制造航空航天发动机中的各种静止件和转动件，如盘、环形件、机匣、叶片、轴、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件和焊接结构，还能制造核工业应用的各种弹性元件和格架、石油工业和化工领域的零件及其他零件。
GH4169执行标准
GJB 1952《航空用高温合金冷轧薄板规范》
GJB 1953《 航空发动机转动件用高温合金热棒材规范》
GJB 2297《航空用高温合金冷拔(轧) 无缝管规范》
GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》
GJB 2612《焊接用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3020《航空用高温合金环坏规范》
GJB 3165《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》
GJB 3167《冷用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 3317《 航空用高温合金热板材规范》
GJB 3318《航空用高温合金冷轧带材规范》
GJB 3527《弹簧用高温合金冷拉丝材规范》
GJB 5280 《航空发动机用高温合金盘形锻件规范》
GJB 5301 《航空发动机用高温合金环形件规范》
GJB 712A 《航天用GH4169高温合金锻制圆饼规范》
YB/T5247《焊接用高温合金冷拉丝》
YB/T5249《冷用高温合金冷拉丝》
YB/T5245《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》
GB/T14993《转动部件用高温合金热棒材》
GB/T14994《高温合金冷拉棒材》
GB/T14995《高温合金热轧板》
GB/T14996《高温合金冷轧薄板》
GB/T14997《高温合金锻制圆饼》
GB/T14998《高温合金坏件毛坏》
GB/T14992《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》
HB 5199《 航空用高温合金冷轧薄板》
HB 5198《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 5189《航空叶片用变形高温合金棒材》
HB 6072《WZ8系列用GH4169合金棒材》
HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺
Q/5B 4040优质GH4169合金锻件
Q/3B 4048 (Q/5B 4029、抚高新13、协上五高22、C3S280)优质GH4169合金棒材
Q/3B 4056 (Q/5B 4009、抚高新11、协上五高24)高强GH4169合金压气机盘锻件
Q/3B 4054 (RJTO-10、抚高新10、协上五高23)直接时效GH4169合金压气机盘、涡轮盘锻件
GH4169化学成分
该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。
核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。
GH4169 热处理制度
GH4169合金具有不同的热处理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类：
(1)、(1010～1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理的材料晶粒粗化，晶界和晶内均无δ相，存在缺口敏感性，但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。
(2)、(950～980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h 炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理的材料有δ相，有利于消除缺口敏感性，是最常用的热处理制度，也称为标准热处理制度。
(3)、720℃±5℃，8h,以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。
经此制度处理后，材料中的δ相较少，能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。
GH4169品种规格和供应状态
可以供应模锻件（盘、整体锻件）、饼、环、棒（锻棒、轧棒、冷拉棒）、板、丝、带、管、不同形状和尺寸的紧固件、弹性元件等、交货状态由供需双方商定。丝材以商定的交货状态成盘状交货。
GH4169熔炼和铸造工艺：
GH4169合金的冶炼工艺分为3类：真空感应加电渣重熔；真空感应加真空电弧重熔；真空感应加电渣重熔加真空电弧重熔。可根据零件的使用要求，选择所需的冶炼工艺，满足应用要求。
GH416应用概况与特殊要求：
GH4169制造航空和航天发动机中的各种静止件和转动件，如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件；制造核能工业应用的各种弹性元件和格架；制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。
近年来，在对该合金研究不断深化和对该合金应用不断扩大的基础上，为提高质量和降低成本，发展了很多新工艺：真空电弧重熔是采用氦气冷却工艺，有效减轻铌偏析；采用喷射成型工艺，生产环件，降低生产成本和缩短生产周期；采用超塑成型工艺，扩大产品的生产范围。
GH4169高温合金物理及化学性能：
1、GH4169 热性能：
(1)、GH4169 熔化温度范围 1260～1320℃。
(2)、GH4169 热导率：
GH4169相变温度
γ"相是该合金的主要强化相，其最高稳定温度是650℃，开始固熔温度为840～870℃，完全固熔温度是950℃，γ′相也是该合金的强化相，但数量少于γ"相，其析出温度是600℃，完全熔解温度是840℃；δ相的开始析出温度是700℃，析出峰温度是940℃，980℃开始熔解，完全熔解温度是1020℃
GH416合金组织结构
合金标准热处理状态的组织由γ基体、γ′、γ"、δ、NbC相组成。γ"(Ni3Nb)相是主要强化相
，为体心四方有序结构的亚稳定相，呈圆盘状在基体中弥散共格析出，在长期时效或长期应用期间，有向δ相转变的趋势，使强度下降。γ′(Ni3(Al、Ti))相的数量次于γ"相，呈球状弥散析出，对合金起一部分强化作用。δ相主要在晶界析出，其形貌与锻造期间的终锻温度有关，终锻温度在900℃，形成针状，在晶界和晶内析出；终锻温度达930℃，δ相呈颗粒状，均匀分布；终锻温度达950℃，δ相呈短棒状，分布于晶界为主；终锻温度达980℃，在晶界析出少量针状δ相，锻件出现持久缺口敏感性。终锻温度达到1020℃或更高，锻件中无δ相析出，晶粒随之粗化，锻件有持久缺口敏感性。锻造过程中，δ相在晶界析出，能起到钉扎作用，阻碍晶粒粗化。L相是变形GH4169合金中不允许存在的相，该相富铌，存在于铸锭枝晶间，降低铸锭初熔点。
GH4169高温合金工艺性能与要求：
1、因GH4169合金中铌含量高，合金中的铌偏析成份都与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快，易形成富铌的黑斑；熔速慢，会形成贫铌的白斑；电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹，均易导致白斑的形成，所以，提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重，至今采用的钢锭直径不大于508mm。品均化工艺必须确保钢锭中的L相完全溶解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间，根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中铌的偏析成都直接相关。目前生产中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均匀化工艺，尚不足以消除钢锭中心的偏析，因此建议采用以下工艺：
(1)、1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；
(2)、1160℃，24h+1200℃，70h。
2、经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能。钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求，结合生产厂的条件而定。开坯和生产锻件时，中间退火温度和终端温度必须跟*零件所需要的组织状态和性能来确定，一般情况下，锻造的终端温度控制在930℃~950℃之间为宜。
GH4169焊接性能
GH4169合金具有满意的焊接性能，可用氩弧焊、电子束焊、缝焊、点焊等方法进行焊接。对直接时效状态的零部件，推荐采用惯性摩擦焊以保持其强化效果，选用合适的摩擦焊工艺参数，在保留细晶组织的同时，焊缝边缘及热影响区还可以保留强化相γ′和γ"以及δ相，因此对接头性能无明显影响，对直接时效的锻件，可在锻造状态进行摩擦焊，焊后再进行直接时效处理（制度Ⅲ），可获得持久强度很高的焊接接头.
GH4169高温合金加工：
1、预热：工件在加热之前和加热过程中都必须进行表面清理，保持表面清洁。若加热环境含有硫、磷、铅或其他低熔点金属，GH4169合金将变脆。杂质来源于做标记的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化气和天然气的杂质含量要低于0.1%，城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3，石油气的硫含量低于0.5%是理想的。
加热的电炉最好要具有较精确的控温能力，炉气必须为中性或弱碱性，应避免炉气成分在氧化性和还原性中波动。
2、热加工：GH4169合金合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到最佳的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。
3、冷加工：冷加工应在固溶处理后进行，GH4169的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程。
4、其他加工：
(1)、热处理：
不同的固溶处理和时效处理工艺会得到不同的材料性能。由于γ”相的扩散速率较低，所以通过长时间的时效处理能使GH4169合金获得最佳的机械性能。
航空零件的热处理通常按1.5条规定的Ⅱ、Ⅲ两种制度，即标准热处理制度和直接时效热处理制度进行。再有技术依据的条件下，也可采用其他制度热处理。按标准制度热处理时，固溶处理可在950～980℃范围内，在选定的温度±10℃下进行。
(2)、打磨：
在GH4169工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除，需要用细砂带打磨，在硝酸和氢氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。
(3)、机加工：
GH4169的机加工需在固溶处理后进行，要考虑到材料的加工硬化性，与奥氏体不锈钢不同的是，GH4169适合采用低表面切削速度。
(4)、焊接：
沉淀硬化型的GH4169合金很适合于焊接，无焊后开裂倾向。适焊性、易加工性、高强度是这种材料的几大优点。GH4169适合于电弧焊、等离子焊等。在焊接前，材料表面要洁净、无油污、无粉笔记号等，焊缝周围25mm 范围内要打磨露出光亮的金属。
（5）GH4169表面处理工艺
必要时可对零件表面局面进行喷丸强化、孔挤压强化或螺纹滚压强化工序，使零件在交变载荷条件下工作的寿命成倍增长。对要求喷涂耐磨封严涂层的零件，可采用等离子喷涂或爆炸喷涂工艺，以爆炸喷涂为佳，爆炸喷涂涂层与基体结合强度高，涂层致密、硬度高、孔隙率低，耐磨性好。
推荐使用的焊接材料：
焊条：ENiCrFe-3，焊丝：ERNiCr-3
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