HY188/GH5188/Haynes 188合金

一、GH5188(GH188)概述 GH5188 是固溶强化型钴基高温合金，加入 14%的钨固溶强化，使合金具有优良的高温热强性，添加 较高含量铬和微量镧，使合金具有良好的高温抗氧化性能，同时具有满意的成形、焊接等工艺性能，适于 制造航空发动机上在 980℃以下要求高强度和在 1100℃以下要求抗氧化的零件。也可在航天发动机和航 天飞机上使用。可生产供应各种变形产品，如薄板、中板、带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。

1.1 GH5188(GH188)材料牌号 GH5188(GH188)。

1.2 GH5188(GH188)相近牌号 Haynes Alloy 188(HA188),UNSR30188(美国),KCN22W(法国)。

1.3 GH5188(GH188)材料的技术标准 GJB 3317-1998 《航空用高温合金热轧板材规范》

1.4 GH5188(GH188)化学成分 见表 1-1。

表 1-1% C Cr Ni Co W Fe B La 0.05～ 0.15 20.0～ 24.0 20.0～ 24.0 余 13.0～ 16.0 ≤3.0 ≤0.015 0.03～ 0.12 Mn Si P S Ag Bi Pb Cu 不大于 ≤1.25 0.20～ 0.50 0.020 0.015 0.0010 0.0001 0.0010 0.07 1.5 GH5188(GH188)热处理制度 热轧板材 1170～1190℃，空冷；冷轧带材和板材 1165～1230℃，快 速空冷；棒材和锻件 1180℃±10℃，快速空冷。

1.6 GH5188(GH188)品种规格与供应状态 供应 δ0.5～4mm 的冷轧薄板、δ4～14mm 的热轧中板、 δ0.05～0.8mm 的冷轧带材，及各种尺寸的棒材、锻件、焊丝及精密铸件。板材经固溶处理、酸洗、矫直 和切边后供应；带材经固溶处理、酸洗、切边后成卷供应；板材经固溶处理后磨光或车光交货；锻件于固 溶状态供应；精铸件于铸态交货。

1.7 GH5188(GH188)熔炼与铸造工艺 合金采用真空感应熔炼加电渣重熔或真空电弧重熔工艺生产。精 密铸件采用真空感应熔炼后由母合金锭真空重熔浇铸而成。

1.8 GH5188(GH188)应用概况与特殊要求 该合金在国外广泛应用于制造燃气涡轮的高温部件， 如燃烧室、尾喷管及核能工业中的热交换器等零部件。在国内用该合金制成的航空发动机燃烧室火焰筒和 导向叶片等高温部件已通过长期试车考验，并投入生产应用。用该合金板材加工成零件的制造工艺中，任 何工序（如热处理、焊接等）均应防止渗碳及铜污染，以免损害合金的力学性能和耐蚀性能。

二、GH5188(GH188)物理及化学性能

2.1 GH5188(GH188)热性能 2.1.1 GH5188(GH188)熔化温度范围 1300～1360℃[1]。

2.1.2 GH5188(GH188)热导率 见表 2-1。

表 2-1[2] θ/℃ 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 λ/(W/(m·℃)) 12.23 15.32 18.30 20.81 22.90 25.04 26.50 27.88 29.06

2.1.3 GH5188(GH188)比热容 见表 2-2。 表 2-2[2] θ/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 c/(J/(kg·℃)) 208 425 454 484 513 534 554 571 588 600

2.1.4 GH5188(GH188)线膨胀系数 见表 2-3。 表 2-3[2] θ/℃ 20～ 100 20～ 200 20～ 300 20～ 400 20～ 500 20～ 600 20～ 700 20～ 800 20～ 900 20～ 1000 α/10-6℃- 1 11.8 12.4 12.9 13.4 13.7 14.4 14.8 15.2 15.7 16.2

2.1.5 GH5188(GH188)热扩散率见表 2-4。 表 2-4[2] θ/℃ 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Q/(10- 6m2/s) 3.15 3.70 4.15 4.45 4.70 4.95 5.10 5.20 5.30 2.2 GH5188(GH188)密度 ρ=9.09g/cm3[2]。

2.3 GH5188(GH188)电性能 合金电阻率见表 2-5。 表 2-5[2] θ/℃ 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 ρ/(10- 6Ω·m) 1.051 1.056 1.100 1.133 1.143 1.171 1.192 1.199 1.204 1.213 1.226

2.4 GH5188(GH188)磁性能 合金无磁性。

2.5 GH5188(GH188)化学性能 2.5.1 GH5188(GH188)抗氧化性能

2.5.1.1 GH5188(GH188)在空气介质中试验 100h 的氧化速率见表 2-6。 表 2-6[2] θ/℃ 900 1000 1100 氧化速率/(g/m2·h) 0.021～0.034 0.081～0.098 0.125～0.128 2.5.1.2 GH5188(GH188)GH5188、GH3536 和 GH605 三种合金刀饿楔形样式，在炉中的高温静止空气 中在定温度下试验 1h 后，在空气中冷却不少于 40min，总的循环次数为 100 周；另一组试样在转速为 1000r/min 的旋转式燃烧装置中作循环氧化试验，在定温度下于 0.3 马赫的燃烧产物中保持 1h，然后以 0.7 马赫的冷空气吹 3min，交替试验 100 周后试样的重量损失见图 2-1。

2.5.2 GH5188(GH188)耐腐蚀性能 在含有硫酸钠和氯化钠等污染物的环境中，该合金的耐腐蚀能力优于 镍基合金 GH3536。GH5188 等 5 种合金板材，在燃气速度为 4m/s，燃烧空气中含 5×10-6 和 5×10-5 海盐，№.2 号燃油中含 0.3%～0.45%硫，空气-油的比例为 30：1，试验时试样旋转，并每隔 1h 试样从 900℃用冷空气吹冷至 260℃以下，如此在燃烧装置上循环试验 200h 后的动态热腐蚀试验结果见图 2-2。

三、GH5188(GH188)力学性能 GH5188(GH188)合金不同品种技术标准规定的性能见表 3-1。

表 3-1 品种 拉伸性能 持久性能 硬度 HV 其他性 能 θ/℃ σP0.2/MPaσb/MPaδ5/%θ/℃ σ/MPa t/h δ5/% 不小于 不小于 中板 20 380 860 45 815

① 927

① 165 76 23 23 10 15 282 晶粒度 ≥4 级 薄板 20 650 380 250 860 620 45 50 927 76 23 15 - 弯曲、 抗氧 化、晶 粒度 带材 δ≤0.51mm 20 650 380 250 860 620 40 40 927 62 23 8 - 弯曲 180°、 抗氧 化、晶 粒度≥4 带材 δ>0.51mm 20 650 380 250 860 620 45 50 927 76 23 15 -级 棒材 20 380 860 45 927 90 23 15 HBS≤302抗氧化 锻件 20 380 860 45 927 83 23 15 HBS≤293抗氧化 精铸件 20

②300 600 10 815 165 15 - - -

① 持久试验任选一个温度进行。

② 试制时拉伸试验结果供参考。

四、GH5188(GH188)组织结构

4.1 GH5188(GH188)相变温度

4.2 GH5188(GH188)时间-温度-组织转变曲线 见图 4-1。

4.3 GH5188(GH188)合金组织结构 4.3.1 GH5188(GH188)固溶状态除奥氏体基体外，有 M6C 一次碳 化物，少量的 M6C 与富镧化合物结合在一起的 LaxMy 相，还有 极少量的 M3B2 和 TiC 相。在高温长期暴露后，M6C 会分解析出 M23C6，某些炉号可能析出 L 相，该相在 1180℃固溶或在 870～980℃长期暴露后重熔于基体。 4.3.2 GH5188(GH188)中板、薄板和带材技 术标准规定，供应状态的晶粒度应不粗于 4 级。 固溶温度(保温时间 10min)对板材晶粒度级别的 影响见表 4-1。

表 4-1[10] 固溶温度/℃ 1100 1120 1140 1150 1160 晶粒度/级 8～7(9) 8～7 7～8 6～8 6～8(5) 固溶温度/℃ 1170 1180 1190 1200 1220 晶粒度/级 5～7 5～7(4) 5～6(4) 4～6(3) 3～5(2)

五、GH5188(GH188)工艺性能与要求

5.1 GH5188(GH188)成形性能

5.1.1 GH5188(GH188)锻造加热温度 1180℃，终锻温度不低于 980℃。铸造组织破碎后们可以采用大变 形量，以减少再加热次数和细化晶粒。 5.1.2 GH5188(GH188)板材再固溶处理后塑性良好，可以采用任何冷成形工艺成形，但其最小变形量应大 于 12%，以避免退火后产生粗大晶粒(临界变形组织)。

5.1.3 GH5188(GH188)工艺塑性

5.1.3.1 GH5188(GH188)高温扭转塑性图见图 5-1；高温拉伸塑性图见图 5-2。5.1.3.2 GH5188(GH188)δ1.2mm 板材供应状态的杯突试验挤压深度为 10.6～12.0mm[2]。 5.2 GH5188(GH188)焊接性能 合金焊接性能良好，可用各种形式焊接工艺连接，以氩弧焊连接， 接头强度和塑性下降较少。