GH3536簡(jiǎn)介：
GH3536合金是主要用鉻和鉬固溶強(qiáng)化的一種鐵量較高的鎳基高溫合金。

1前言

GH3536合金是一種在新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制中被廣泛選用的材料，它是一種含F(xiàn)e量較高，主要用Cr和Ni固溶強(qiáng)化的鎳基高溫合金，相當(dāng)于美國(guó)的Hastelloy-x。這種合金具有低密度(密度僅為823g/cm3)，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。同時(shí)，它還具有優(yōu)良的抗氧化和耐腐蝕性能，在900℃以下有中等持久性和蠕變強(qiáng)度。此外，它還具有良好的冷熱加工成形性，非常適合用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室部件和其他高溫部件。

研制GH3536合金焊管是為滿足14°發(fā)動(dòng)機(jī)焊接構(gòu)件的要求而進(jìn)行的。我們對(duì)GH3536合金焊接性能進(jìn)行了分析，并成功研發(fā)出符合要求的焊管，為我國(guó)GH3536合金管的生產(chǎn)開辟了一條可行的道路。

2 GH3536合金焊接性分析

2.1 GH3536合金化學(xué)成分

(1)?GH3536合金化學(xué)成分

(2)?GH3536合金化學(xué)成分如表1。

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(2)GH3536

合金的機(jī)械性能在室溫下，通過真空感應(yīng)加電渣重熔的煉鋼工藝來獲得。

產(chǎn)品類型和尺寸：薄板厚度不超過4.7毫米。熱處理狀態(tài)：經(jīng)過固溶處理。

機(jī)械性能要求：抗拉強(qiáng)度δb應(yīng)不小于725MPa，屈服強(qiáng)度δQ2應(yīng)不小于310MPa，延伸率δ應(yīng)不小于35%。

2.2 GH3536合金的焊接性分析

焊接固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金的主要問題是焊縫熱裂紋和過熱區(qū)晶粒漲大現(xiàn)象，接頭等強(qiáng)性也是應(yīng)當(dāng)注意的問題。只有深入了解GH3536合金的焊接性后才能為研制GH3536合金焊管提供焊接工藝參數(shù)，以滿足14*發(fā)動(dòng)機(jī)焊接構(gòu)件的要求。

2.2.1?焊接方法及設(shè)備

(1)釬焊技術(shù)

焊接采用自動(dòng)鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊又稱“TIG”焊，它以燃燒于非熔化電極與焊件間的電弧作為熱源，電極和電弧及熔化金屬都用一層氬氣保持。氬氣具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，并且是一種單原子氣體，在高溫下不會(huì)分解釋放吸熱，因此電弧熱量損失較少。正因

在研究中，我們一律使用不填充焊絲的鎢極氬弧焊這種焊接方法，因?yàn)樗鼘?duì)各種保護(hù)氣體中氬弧的穩(wěn)定性最好。

(2)焊接機(jī)器

焊接電源：POWCON300ST

電弧電壓恒控器：AVC—4

焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)：ST200B

網(wǎng)路穩(wěn)壓系統(tǒng)：CWYS—50KVA—B型三相交流參數(shù)穩(wěn)壓器

222GH3536合金焊接性試驗(yàn)

(1)熱塑性試驗(yàn)

熱塑性試驗(yàn)是利用格利布爾(Gleeble)焊接熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行模擬焊接熱循環(huán)，測(cè)量GH3536合金的熱塑性曲線和熱塑性恢復(fù)率。

GH3536合金熱塑性曲線如圖1,熱塑性恢復(fù)率如表2。

格利布爾焊接熱模擬試驗(yàn)的結(jié)果如下：

NDT加熱"點(diǎn)為1265℃，"NDT冷卻"點(diǎn)為1255℃，零塑性溫度區(qū)間為10℃。

進(jìn)行模擬接頭試驗(yàn)時(shí)，需要確定適當(dāng)?shù)暮附庸に嚄l件。

在夾具上固定了一組（兩個(gè)）試樣，這些試樣經(jīng)過徹底清洗后。為了焊接的需要，我們使用了自動(dòng)鎢極氬弧焊技術(shù)而沒有使用填充焊絲。同時(shí)，試樣的正面和背面都采用氬氣進(jìn)行保護(hù)。

表3顯示了GH3536模擬接頭(壁厚為20mm)的焊接工藝參數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果。

模擬接頭試驗(yàn)結(jié)果：所有試樣均無裂紋產(chǎn)生(其中包括高而寬的焊縫、未焊透的焊縫)。

GH3536合金母材、焊縫與標(biāo)準(zhǔn)主要化

學(xué)成分比較如表4。

焊縫的主要化學(xué)成分與母材基本一致，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。焊縫的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出柱狀晶體，并且在熱影響區(qū)域存在晶粒增長(zhǎng)的現(xiàn)象。

(4)對(duì)焊接接頭進(jìn)行拉伸和持久試驗(yàn)

請(qǐng)參考表格5以獲取接頭的拉伸性能。

接頭持久性能如表6。

根據(jù)表6的結(jié)果顯示，接頭具有持久的性能。

拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示焊接接頭的性能。

在室溫下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊接接頭的斷裂出現(xiàn)了。而在高溫下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，母材出現(xiàn)了斷裂。而在持久試驗(yàn)中，樣品的斷裂發(fā)生在焊縫的外部。

焊管成型工藝有三種。第一種是冷軋焊管成型工藝，采用冷軋鋼帶制造，通過將冷軋鋼帶彎曲成圓形，并使用焊接技術(shù)將兩個(gè)邊緣連接起來。第二種是熱軋焊管成型工藝，采用熱軋鋼帶，在高溫下將鋼帶彎曲成圓形，并使用焊接技術(shù)將兩個(gè)邊緣連接起來。第三種是液壓成型焊管工藝，通過使用液壓力將鋼帶塑性地彎曲成圓形，并使用焊接技術(shù)將兩個(gè)邊緣連接起來。這些成型工藝在管材的生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。

31工藝流程

工藝流程如下：

高溫合金板條→刨邊開坡口→對(duì)焊接頭→清洗→引鋼→調(diào)整成形→氬弧焊接→冷卻→定徑→矯直→切管→檢驗(yàn)→稱重→冷拔、冷軋→檢驗(yàn)→稱重→包裝→入庫(kù)

3.2成型的特點(diǎn)

與普通的焊管成型相比，它有以下的區(qū)別：

高溫合金板條的邊緣加工處理。

采用龍門刨床對(duì)板條兩側(cè)進(jìn)行精加工，并在其上刨出一定斜度，斜度的角度根據(jù)不同的厚度規(guī)格而定。格取6~25°,保證管坯成型后兩邊貼合。

使用雙半徑孔型進(jìn)行成型，并對(duì)孔型半徑進(jìn)行調(diào)整。

考慮到GH3536合金的高變形抗力和成型后的較大反彈量，為了確保它的正確成型并為焊接提供良好的條件，我們采用了變形均勻且成型過程穩(wěn)定的邊緣和圓周綜合彎曲孔型系。統(tǒng)。同時(shí)第一道邊緣變形采用彎曲半徑小于焊接半徑的設(shè)計(jì)，減少量△R=02～03mm,以保證彈性恢復(fù)后管坯邊緣半徑正確。在進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)時(shí)，還需要考慮減少管坯邊緣的不規(guī)則變形、表面劃傷和壓痕等缺陷的產(chǎn)生，可以采取相應(yīng)的修正措施。

焊接輥采用三組排列。

焊接機(jī)架采用三組串列式焊接輥，中心距分別可調(diào)，保證管坯邊緣正確貼合，使焊接全過程管坯在穩(wěn)定夾持中進(jìn)行。

4焊接工藝

采用自動(dòng)鎢極氬弧焊(不填充焊絲)。為適應(yīng)GH3536合金焊接特點(diǎn)，應(yīng)采用盡可能小的線能量，以避免近縫區(qū)晶粒粗化，降低焊縫熱裂紋傾向。但由于高溫合金溶深淺，而且金屬的流動(dòng)性、潤(rùn)濕性較差，應(yīng)保證焊縫熔合成形，施予足夠的能量。因此，需正確調(diào)整焊接電流、電弧電壓及焊接速度等工藝參數(shù)，并嚴(yán)格控制其波動(dòng)范圍。

要求焊縫外表面圓滑，無咬邊、凹陷、氧化等缺陷。內(nèi)焊縫熔透，寬度1.5~20mm,高度Q5mm以下，無氧化。

由此制定的焊接工藝參數(shù)如表7。

表7焊接工藝參數(shù)

5結(jié) 論

(1)GH3536具有良好的焊接性及冷加

工性能，給焊管生產(chǎn)提供良好的先決條件。

(2)通過對(duì)焊接產(chǎn)品的檢測(cè)，焊管成型良好，幾何尺寸及表面質(zhì)量都符合要求，說明焊管成型工藝是正確的。

(3)對(duì)焊管焊縫取橫向試樣制取金相組織照片，可看到焊接核心及結(jié)合區(qū)的組織正常，不存在疏松、大塊析出及夾雜物，焊縫與基體結(jié)合較好。

(4)對(duì)焊管進(jìn)行冷拔(軋)加工，不僅規(guī)格多樣化，而且焊管的使用性能進(jìn)一步得到改善。使用①28×29mm焊管生產(chǎn)了壁厚為lmm的系列成品管。

(5)產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)認(rèn)為，GH3536冷拔焊管的力學(xué)性能與無縫管一致，其超聲波檢驗(yàn)合格率也與無縫管一致，內(nèi)外表面質(zhì)量比無縫管好，爆破試驗(yàn)其破壞在母材處而不在焊縫處。通過控制最小變形量，經(jīng)過多次冷加工及熱處理焊縫組織得到很大的改善，樹枝晶破碎，形成較均勻的等軸晶，達(dá)到了基體水平。

5結(jié)論

(1)GH3536具備優(yōu)良的焊接性能和耐冷加工性能。

提供良好的工作性能，為焊管生產(chǎn)創(chuàng)造必要的條件。

通過對(duì)焊接產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)焊管的成型良好，幾何尺寸和表面質(zhì)量都符合要求，這說明焊管的成型工藝是正確的。

(3)?對(duì)焊管焊縫取橫向試樣制取金相組織照片，可看到焊接核心及結(jié)合區(qū)的組織正常，不存在疏松、大塊析出及夾雜物，焊縫與基體結(jié)合較好。

(4)對(duì)焊管進(jìn)行冷拔(軋)加工，不僅規(guī)格多樣化，而且焊管的使用性能進(jìn)一步得到改善。我們使用直徑28×29mm的焊管生產(chǎn)了壁厚為1mm的成品管系列。

(5)產(chǎn)品復(fù)驗(yàn)認(rèn)為，GH3536冷拔焊管的力學(xué)性能與無縫管一致，其超聲波檢驗(yàn)合格率也與無縫管一致，內(nèi)外表面質(zhì)量比無縫管好，爆破試驗(yàn)其破壞在母材處而不在焊縫處。通過控制最小變形量，經(jīng)過多次冷加工和熱處理，焊縫的組織得到了顯著的改善。此過程使得樹枝狀晶體破碎，形成了相對(duì)均勻的等軸晶，達(dá)到了與基體相近的水平。