概述
GH159 合金是在國外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強(qiáng)度多相鈷基高溫合金。它的主要特點(diǎn)是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片關(guān)ε相來阻止位錯的長程運(yùn)動而產(chǎn)生強(qiáng)化，再經(jīng)過時效處理析出彌散的Ni3X相補(bǔ)充強(qiáng)化。該合多金具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性和高的應(yīng)力腐蝕抗力等綜合性能，并且在650℃的高溫下仍能保持其高強(qiáng)度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動機(jī)的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛 機(jī)用超高強(qiáng)度緊固件。供應(yīng)的主要品種是冷拉棒材。?
1.1、GH159材料牌號
GH159
1.2 GH159相近牌號
MP159 (美國）
1.3、GH159材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
Q/6S 992-1992《高溫緊固件用GH159合金冷拉棒材》（北京航空材料研究所）
C3S 284-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
協(xié)上五高28-1993《高溫緊固件GH159合金合金冷拉棒材》
1.4、GH159化學(xué)成分
表1-1

C	Cr	Ni	C0	M0	Fe	Ti
≤0.04	18～20	余量	34～38	6～8	8～10	2.5～3.25

 

Al	Nb	B	Mn	Si	P	S
0.1～0.3	0.25～0.75	≤0.03	≤0.20	≤0.20	≤0.02	≤0.01

1.5、GH159熱處理制度
固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室溫進(jìn)行48%±1%的冷拔變形+時效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。
1.6、GH159品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
可以生產(chǎn)d5～25mm的冷拉棒材，狀態(tài)為冷拔態(tài)。
1.7、GH159熔煉與鑄造工藝
   合金采用真空感應(yīng)加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。
1.8、GH159應(yīng)用概況與特殊要求
該合金主要用于航空發(fā)動機(jī)的緊固件，在600℃下性能穩(wěn)定，可長期使用，是目前綜合性能良好的航空發(fā)動機(jī)緊固件材料。
合金主要是經(jīng)過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生大量網(wǎng)關(guān)分布的ε相進(jìn)行強(qiáng)化。因此，對冷拔變形的工藝參數(shù)要嚴(yán)格控制。變形量過小，強(qiáng)度不足，變形量太大，強(qiáng)度升高，但塑性降低。實(shí)踐證明，當(dāng)冷變形量控制在下限時合金具有較好的綜合性能。
GH159物理及化學(xué)性能
2.1、GH159熱性能
2.1.1、GH159熔化溫度范圍
  1318℃
2.1.2、熱導(dǎo)率
表2-1

θ/℃	θ/℃	100	200	300	400	500	600	700	800
λ/（W/（m·C））	冷拔狀態(tài)	11.3	14.1	15.6	17.4	19.1	21.0	23.0	24.6
λ/（W/（m·C））	冷拔+時效狀態(tài)	11.0	13.8	15.3	17.1	18.6	20.5	21.0	--

2.1.3、線膨脹系數(shù)
表2-2

θ/℃	25～100	25～200	25～300	25～400	25～500	25～600	25～700	25～800
α/10-6C-1	14.3	14.2	14.2	14.6	14.9	15.1	16.0	18.2

2.2、GH159密度
  ρ=8.33g/cm3
2.3、GH159電性能
  合金電阻率 見表2-3

θ/℃	25	100	200	300	400	500	600
ρ/(10-6Ω.m)	冷拔狀態(tài)	1.033	1.059	1.086	1.118	1.151	1.201	1.236
冷拔+時效狀態(tài)	1.096	1.102	1.135	1.162	1.181	1.210	1.231

2.4、GH159磁性能
  合金在25℃時的磁導(dǎo)率為1.00265
2.5、化學(xué)性能
2.5.1、耐腐蝕性能
該合金具有較好的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕。在擦鹽試驗(yàn)中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。
組織結(jié)構(gòu)
4.1、GH159相變溫度
  γ+ε兩相區(qū)溫度范圍為540~700℃，540℃以下的γ相為亞穩(wěn)定。
4.2、 時間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線
4.3、 合金組織結(jié)構(gòu)
合金在上臨界溫度（約為700℃）以上為穩(wěn)定的面心立方γ相，在下臨界溫度儀下（約為540℃）為穩(wěn)定的密排六方ε相；兩溫度之間為γ+ε的兩相區(qū)。當(dāng)合金從上臨界溫度冷卻到室溫時可保持亞穩(wěn)定態(tài)的γ相。當(dāng)在室溫下進(jìn)行冷變形時可誘發(fā)γ相到ε相的馬氏體型轉(zhuǎn)變。因此，合金經(jīng)固溶處理后全部為亞穩(wěn)定的γ相，在冷變形過程中部分γ相發(fā)生馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的ε相。所生成的ε相為波片狀，在面心立方的γ相晶粒內(nèi)呈交叉網(wǎng)狀分布。
GH159成形性能
5.1、 合金加工
合金鋼錠受限制1125~1180℃保溫18~36h進(jìn)行均勻化處理以減少組織偏析和脆性σ相形成。合金鍛造開坯溫度不高于600℃，加熱溫度為120℃±10℃，時間不小于4h，開鍛溫度不低于1050℃，終鍛溫度不低于950℃。合金熱軋開坯裝爐溫度不高于700℃，加熱溫度為1130℃±10℃，保溫30~60min。道次變形量不超過20%。終軋溫度不低于950℃。熱軋后合金在1050~1075℃退火1h以得到均勻晶粒，便于后續(xù)冷變形加工。
5.2、GH159零件熱處理工藝
螺栓的熱處理工藝為650~675℃，4h時效處理，空冷。
5.3、 表面處理工藝
合金不敏感加熱熱鐓成螺帽后，表面再經(jīng)冷搓絲加工螺紋。