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采用 光 滑缺 口 組合試樣 , 進行 高溫持久 強 度試驗 , 考核持久 強 度和缺 口 敏感性 兩(liang) 個(ge) 指 標 , 並采用 了變載 的方 法 , 既 節約 了 能源 , 又 縮短 了試 驗周 期 。 對二 百 多根試 樣 的 持 久壽命做 了統計 分析 , 論證 了 它們(men) 的 對數服從(cong) 正 態分布 。
GH4145/SQ合金大量用於(yu) 製造引進型 汽輪機的高溫螺栓、密封環、汽封彈簧片等零 件。STC於(yu) 1983年11月向上鋼五廠提出共 同研製引進30萬(wan) 千瓦汽輪機螺栓鋼 GH4145,並於(yu) 1984年9月正式投入了棒材 的試製工作，經過3年的努力，取代了 R26 合金螺栓材料。按GH4145訂貨技術規範， 要求每爐材料都要進行短時持久強度試驗。 如果按正常的試驗方法，每根試樣一般需要 1000-10000小時，現在采用光滑一缺口組 合試樣，並改變了以往常規持久試驗強度預 測概念，采用570C溫度、604MPa應力條件， 壽命大於(yu) 108小時後，每隔12小時增加應力 34.3MPa,第七次加荷至試驗機的最大承受 力29400N,直至試樣斷裂。迄今為(wei) 止，我們(men) 已做了三百多根試樣的快速持久試驗，並對 其中任取的二百多根試樣的壽命的分布規律 進行統計分析。繪圖後，發現它們(men) 的斷裂時 表 間一般是有差別的，但這種離散具有一定規 律性,並服從(cong) 對數正態分布，本文就上述工作 進行分析研究與(yu) 探討。
2材料概況
GH4145合金是以鋁鈦鴕強化的棵基合 金，在INCNELX-750基礎上進行改進，添 加了微量元素而研製成的。該合金提高了持 久塑性，降低了缺口敏感性，具有較高的高溫 性能、高抗應力鬆弛性、抗應力腐蝕性、低熱 膨脹係數等優(you) 點，從(cong) 而取代了引進的大型火 電機組中作為(wei) 螺栓材料使用的R26合金，用 於(yu) 300MW汽輪機高溫緊固件;而且,在提高 汽輪機高溫緊固件工作可靠性、節省戰略資 源鑽、節約外匯以及降低生產(chan) 成本方麵都比 R26合金略勝。
GH4145簡介：
GH4145合金主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進行時效強化的鎳基高溫合金，在980℃以下具有良好的耐腐蝕和耐氧化性能，800℃以下具有高的強度，540℃以下具有好的耐鬆弛性能，同時還具有良好的成形性能和焊接性能。該合金主要用於(yu) 製造發動機在800℃以下工作並要求強度高的耐鬆弛的平麵彈簧和螺旋彈簧。還可用於(yu) 製造氣輪機渦輪葉片等零件。
材料牌號
GH4145（GH145）
材料牌號
Inconel X-750(美國）,NiCr15Fe7TiAl(德國),NC15FeTNbA(法國),NCF750（日本）
GH4145化學成分：
金相組織結構:
合金標準熱處理狀態的組織由γ基體(ti) 、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ'[Ni3(Al、Ti、Nb)]相組成，γ'含量大約為(wei) 14.5%，是合金的主要強化相。
工藝性能與(yu) 要求
1.合金的鍛造溫度在1220～950℃之間均易成形。該合金在劇烈成形工序後就進行固溶處理。
2.該合金的晶粒度平均尺寸與(yu) 鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關(guan) 。
3.合金具有好的焊接性能，可進行各種焊接。焊接後進行時效處理可獲得近似熱處理狀態的強度。
4.零件熱處理就在無硫的中性或還原性氣氛中進行，以免發生硫化。
熱處理製度
板、帶、管材供應狀態的固溶熱處理製度980℃±15℃，空冷。材料及零件的中間熱處理製度，可分別選擇下列工藝進行熱處理。
退火：955～1010℃，水冷。
焊接件焊接前退火：980℃，1h。
焊接件消除應力退火：900℃,保濕2h。
消除應力退火：885℃±15℃，24h,空冷。
合采用電弧爐加真空自耗重熔、真空感應加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應加真空自耗重熔。
應用概況與(yu) 特殊要求
該合金主要用於(yu) 製造發動機工作溫度在540℃以下的耐腐蝕的平麵波形彈簧、周向螺旋彈簧、螺旋壓簧、彈簧卡圈和密封圈等零件。
2. 技術條件
(1) 化學成份(表1)
（2） 冶煉方法:真空感應+電渣
（3） 熱處理規範：11001140C
10C2A 空冷 + 845 ± 10C24/1 詩 705 10C20A空冷
⑷金相組織：奧氏體(ti) 基體(ti) "相（Ni3Al 和Ni3Ti）以及MC和M23G型碳化物。
（5）持久強度（表2）
3試驗條件的確定
1.試驗機:RL - 3/4型持久試驗機或 RD2-3型蠕變持久試驗機。
2.試樣：采用光滑缺口組合試樣，考核 其缺口敏感性和持久性能，並且節約試材。
試驗方法：試驗在規定應力604MPa 和規定溫度570X：下持續108小時後，每隔 12小時增加應力34.3MPa,采用直徑為(wei) 6.45mm的3.試樣時，
△P =NS = 34.3 7t/4 （6.45）2 ell21N
考慮試驗機最大載荷為(wei) 29400N,故第七 次加荷至29400N直到試樣斷裂。
試驗周期：108小時（4.5天）+變載 加荷（4天）=8.5天可做完一根試樣。
4持久強度參考值
5等溫變載下持久強度斷裂時 間的分布規律
GH4145合金持久試驗的原材料，采用 相同的熱處理規範,試樣尺寸相同，均采用光 滑-缺口持久試樣，溫度控製：波動W±3C, 梯度＜3X2,負荷精度＜ 1%，在570C、 604MPa試驗條件下，任取205個(ge) 變載持久 壽命（以下簡稱持久壽命）數據。
趣茹自又哄態母體(ti) , 験 判假醐可靠度。
1.正態概率紙檢驗
對205個(ge) 持久壽命數據減去180小時 （因每根試樣壽命均大於(yu) 180小時）後逐一取 對數，並按數值大小適當分組。表4中各列 分別是它們(men) 的數組（X）、區間（T）與(yu) 落在各區 間範圍內(nei) 的頻數（N）、累計頻數（M）、累計頻 率（P）。圖1為(wei) 頻數波形圖。考慮到試驗機 試驗時外界條件的影響和材質處理等諸方麵 的因素，刪除前麵2個(ge) 數組的數據，得到表5 和圖2;並以表5數據中區間（T1）的下限值 為(wei) 橫座標，以累計頻率（P1）為(wei) 縱座標，在正 態概率紙上描點,得到圖3。用概率紙檢驗, 如果呈直線則不拒絕原假設，由圖3可見，不 能否定對數母體(ti) 的正態性假設。
2.X2-檢驗
如果假設H。：持久壽命的對數服從(cong) 正態 分布。根據皮爾遜定理：當子樣數足夠大 時，不管母體(ti) 是什麽(me) 分布，統計量D = 弋=(N* - nPkY/nPk 一定服從(cong) X2(m - 1) 分布(其中"，：子樣分組數；N*落在第K組 的子樣數;R：子樣落在第K組內(nei) 的概率。K =l,2,3,4,--)o根據X2分布，在給定顯著 水平a下，有相應的臨(lin) 界值，而當D < Da 時，假設成立；當Dn>Da時，可以拒絕原 假設H。。經計算：D" = 8.1046,取顯著水平 a = 0.1,Db = 10.6o顯然，有 D < Da,因 此，不能拒絕原假設H。。持久壽命的對數服 從(cong) 正態分布。
3.X-檢驗假設H。：持久壽命的對數服從(cong) 正態分 布。根據柯爾莫哥洛夫定理：當子樣數n足夠 大時，統計量
An = ~J~n Dn
=~J~n , Sup I F(z) - Sn(j：) I
-00 < x < 00
服從(cong) 人-分布。 其中 n——子樣數
F(J7) 假設分布
S“(x)——經驗分布可取為(wei) k/n(k：按子樣數值大 小排列的次第數，可取
l,2,3,4---n)
Dn = Sup I F(x) - Sn(x) I
在工的所有取值範圍內(nei) 假設分布與(yu) 經驗分布 之差的上界
根據人-分布，在給定顯著水平a下,有 相應的臨(lin) 界值"，當從(cong) < Ao時無理由拒絕 H。，當島2從(cong) 時可以拒絕原假設H。。經計算 An = 1.0929,在顯著水平a = 0.1下相應的 臨(lin) 界值為(wei) Ao = 1.2240顯然An <如，所以沒 有理由拒絕原假設H。。持久壽命的對數服從(cong) 正態分布。
以上三種檢驗方法均得出持久壽命的對. 數服從(cong) 正態分布。
4結論
1.該高溫合金材料經過一定時間的恒 溫、恒應力的持久強度試驗後，可采用變載的 方法來考核持久強度試驗的塑性指標，這樣 既可以縮短試驗周期，又可節能。
2.對缺口比較敏感的材料，可用缺口- 光滑持久組合試樣，考核缺口敏感性和持久 性能。
通過對GH4145合金試驗數據的統 計分析，認為(wei) 其高溫變載持久壽命服從(cong) 對數 正態分布。
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