一、GH605材料概述

GH605钴基高温合金（国外牌号L605）是20Cr、15W固溶强化的钴基高温合金。 在815°C以下具有中等的持久蠕变强度，在1090°C以下具有优异的抗氧化性。 该合金在喷气发动机和燃气轮机的环境中工作。间断式条件下，抗氧化碳化最低温度为780℃，在空气条件下连续工作时耐高温1090℃。 合金也可以在海洋环境中工作。 同时具有成型后焊接等良好的工艺性能。

合金采用电弧炉或非真空感应炉熔炼后再加电渣重熔, 或采用真空感应炉熔炼加电渣重熔的冶炼工艺。可生产各种变形产品, 如薄板、中板、带材、棒材、锻件、丝材以及精密铸件。

1、对应国内外牌号

GH605合金的相近牌号有L605、HS25、WF-11、AISI670、美国的UNSR30605、法国的KC20WN。

2、化学成分 (质量分数, %) :

合金中对Si含量很敏感, Si可促使合金在760~9 25℃之间暴露时会形成Co2W型L相, 使合金的室温塑形下降, 因此Si含量应控制在小于0.40%。

3、应用领域

GH605合金适用于航空发动机和航天飞机， 主要用于引进机种，可用于制造导叶、外壁、涡流器、密封件等高温零件。

二、不同固溶温度热处理制度力学性能影响

由于该合金属于固溶强化型合金, 采用高温固溶温度+快速冷却的方式减小碳化物的析出数量, 可能对合金力学性能产生影响, 为此进行了不同固溶温度热处理制度力学性能影响试验。所选固溶时间120min, 水冷。

从图1可以看出，三种热处理方案下合金的室温性能均能满足标准要求，并有足够的余量。 抗拉强度和屈服强度随着固溶温度的升高略有下降，而面缩和延伸率随着固溶温度的升高而增大。

图1 不同固溶温度下GH605合金的力学性能

从图2可以看出，三种热处理方案下合金的耐久性能均能满足标准要求并有足够的余量，且持久寿命和持久断裂后延伸率的波动范围较小。 三个固溶温度下的持久测试结果都很理想。

小结:

C含量中上限控制的GH605合金采用高温固溶温度+快速冷却的方式可以消除碳化物条带组织并使之弥散析出, 在此情况下合金室温力学性能及持久性能满足标准并有足够的富余量。

三、GH605高温合金固溶处理

1、固溶温度对晶粒尺寸的影响

随着固溶温度的升高，晶粒尺寸逐渐增大。 在固溶处理的作用下，晶界迁移是由回复和部分再结晶或再结晶引起的。 晶界迁动引起晶粒间相互并吞, 以此形成了晶粒长大。晶粒尺寸也随着溶解时间的延长而增大。 碳化物对晶界有钉扎作用，当碳化物存在于晶界时，晶粒生长缓慢。 当碳化物溶解并脱钉，晶粒迅速生长。 研究表明，当碳化物在溶解温度附近固溶时，碳化物分布不均匀会导致溶解不均匀，导致二次再结晶、晶粒异常长大。 试验采用1230℃×120min溶液系统和水冷后，晶粒的异常生长明显。 因此，建议最佳溶液系统为1230℃×60min，水冷。

2、固溶温度与力学性能的关系

GH605合金中的C通过形成碳化物来提高机械性能，在晶界析出的不连续碳化物可以防止晶间滑动或裂纹扩展，提高耐久性。 其中M23C6型碳化物形成复杂的Cr17Co4·W2C6成分结构，起到晶界强化和沉淀强化作用，防止晶界滑动，提高合金的室温塑性和耐久性。 M6C型碳化物的针状形态分布可以提高持久强度，而片状和晶界膜会降低合金的塑性。 M7C3型碳化物沿晶界呈链状析出，使晶界两侧贫化Cr，提高塑性，可保证良好的高温强度，提高塑性，消除缺口敏感性。 因此，合金在生产中采用上限来控制C含量。 从图1和图2也可以看出，无论是低温固溶处理还是高温固溶处理，GH605合金在标准范围内的所有室温性能和持久性能都能满足要求，并有较大的余量。

综合以上分析:

GH605合金生产时为保证合金性能指标, 而采用中上限控制C元素。但C元素在中上限控制的情况下, 因为C元素的不均匀分布易产生聚集现象, 呈现条带状分布。在标准允许的范围内可以高温固溶处理的方法溶解部分或全部碳化物, 消除条带组织, 此时合金的力学性能远远高于标准要求。推荐固溶制度为1230℃×60min、水冷, 在此种固溶制度下, 碳化物条带组织基本消除, 组织分布满足标准要求, 同时可防止晶粒长大异常, 采用快速冷却的方法增加了室温强度。