航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金第3部分直接時效鍛件HighPurityGH4169AlloyForAero-engineRotatingComponentsPart2DirectAgeForgedParts編制說明CSTM標準編制工作組2021年11月25日航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金第2部分高強鍛件CSTM標準編制說明一、工作簡要過程1.1背景意義GH4169合金是我國產(chǎn)量最大、用途最廣、產(chǎn)品種類與規(guī)格最全的高溫合金，是我國大推力航空發(fā)動機的骨干高溫合金材料，廣泛應(yīng)用于渦輪盤、壓氣機盤、封嚴盤、渦輪轉(zhuǎn)子、機匣、軸及葉片等多種航空、航天領(lǐng)域關(guān)鍵零件。在某新型航空發(fā)動機中應(yīng)用的GH4169合金零件達261個，零件總重量占核心機重量的60%，占發(fā)動機重量的30%以上。因此，控制鍛件的質(zhì)量是十分重要的。直接時效鍛件是采用直接時效鍛造工藝生產(chǎn)的GH4169合金鍛件，這種工藝生產(chǎn)的鍛件是強度最高、晶粒度最細的一類鍛件，這種鍛件要求鍛造之后采用控制冷卻的方式冷卻，之后的熱處理只進行時效熱處理，以獲得更高強度和平均晶粒度10級或更細的一種鍛件。隨著國內(nèi)對GH4169合金研究的不斷深入，冶金、加工及檢驗設(shè)備的不斷升級，為了更好地保證航空發(fā)動機的安全可靠應(yīng)用，對GH4169合金鍛件的關(guān)鍵技術(shù)指標都進行了相應(yīng)的調(diào)整，不僅明確了轉(zhuǎn)動件用鍛件必須采用三聯(lián)冶煉工藝（真空感應(yīng)＋電渣重熔+真空電弧重熔）生產(chǎn)的高純GH4169合金制造，同時還對鍛件的力學(xué)性能、晶粒度及超聲波探傷等方面的要求也進行進一步的規(guī)范和提高。這使得目前生產(chǎn)中引用的型號標準、技術(shù)協(xié)議已經(jīng)不能完全適用于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金直接時效鍛件的要求。本標準的制定，可以將國家項目的研究成果轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品的標準，進一步提高的對航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金直接時效鍛件的技術(shù)要求（包括：冶煉工藝、化學(xué)成分、性能、晶粒度、顯微組織及超聲波探傷），同時規(guī)范試驗方法、檢驗規(guī)則和包裝、標志及質(zhì)量證明書，便于設(shè)計、生產(chǎn)、驗收的統(tǒng)一規(guī)范管理，更好地滿足國防建設(shè)對軍工產(chǎn)品的需要。1.2來源2016年，國防科工局批復(fù)了軍用關(guān)鍵材料進口替代專項“高純凈度GH4169合金棒材與鍛件工程化研制”項目，2020年12月，本項目按照批復(fù)任務(wù)完成項目所有研制任務(wù)，并根據(jù)項目的研制攻關(guān)成果制定本標準。1.3主要參加單位和工作組成員本標準的主要參加單位和工作組成員來源于“高純凈度GH4169合金棒材與鍛件工程化研制”的研制團隊及高純GH4169合金鍛件的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用單位及其科研技術(shù)人員組成。標準牽頭單位為鋼鐵研究總院，參加單位包括北京鋼研高納科技股份有限公司、鋼鐵研究總院、中國航發(fā)沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所、中國航發(fā)北京航空材料研究院、中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司、中國航發(fā)西安航空發(fā)動機有限公司、中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任公司、陜西宏遠航空鍛造有限責任公司、貴州安大航空鍛造有限責任公司。1.4主要工作流程2021年8月，標準起草單位鋼鐵研究總院撰寫標準草案。2021年9月，標準草案完成。2021年10月，標準草案通過立項審查，CSTM標準委員會批準立項。2021年11月，形成征求意見稿。2022年2月，計劃完成標準征求意見，形成意見匯總表，并對征求意見稿進行修改，形成標準送審稿。2022年4月，計劃召開本標準的審查會。2022年5月，計劃標準表決，報批，正式發(fā)布出版。二、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則2.1標準化對象簡要情況本標準規(guī)定了航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金直接時效鍛件的要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準備等。本標準適用于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金直接時效鍛件（以下簡稱鍛件）。國內(nèi)高純GH4169合金鍛件主要生產(chǎn)單位有北京鋼研高納科技股份有限公司、中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任公司、陜西宏遠航空鍛造有限責任公司和貴州安大航空鍛造有限責任公司等。直接時效鍛件主要用于生產(chǎn)某航空發(fā)動機高壓渦輪盤、低壓一級渦輪盤和壓氣機盤等。2.2標準編制原則標準編制遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，盡可能與國外先進標準和型號標準接軌，注重標準的可操作性和在相關(guān)型號的適用性，本標準嚴格按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定進行編寫和表述。三、與國內(nèi)、外同類標準水平對比情況國內(nèi)目前GH4169合金鍛件的生產(chǎn)一般按照用戶提出的相應(yīng)型號標準、企業(yè)標準和技術(shù)協(xié)議進行生產(chǎn)和驗收，但目前這些型號標準或協(xié)議已無法用于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金直接時效鍛件的生產(chǎn)和驗收。國內(nèi)航空發(fā)動機用GH4169合金直接時效鍛件主要包括合金標準和各類型號標準如下：(1)GB/T40313—2021，《變形高溫合金盤鍛件》，變形高溫合金鍛件的通用技術(shù)標準。(2)某型號標準XX10-0515-2004，《優(yōu)質(zhì)GH4169合金直接時效鍛件》，規(guī)定了XX10發(fā)動機用優(yōu)質(zhì)GH4169合金直接時效鍛件的規(guī)范，是本標準的基礎(chǔ)。(3)CJ1000A的型號標準MAS7001，《盤及轉(zhuǎn)動件用IN718合金鍛件》，規(guī)定了CJ1000A型號的鍛件要求。由于技術(shù)保密，國外對航空發(fā)動機用GH4169合金的標準是封鎖的，僅可查到的一些AMS的國際宇航標準，但該類標準的技術(shù)指標控制范圍寬泛，不適合國內(nèi)引用。本標準在XX10-0515的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家課題的技術(shù)指標和攻關(guān)成果，特制定本標準，根據(jù)本標準的實際應(yīng)用情況，制定型號標準并進行大規(guī)模應(yīng)用。四、標準主要內(nèi)容4.1標準名稱本標準的中文名稱為“航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高純GH4169合金第3部分直接時效鍛件”，英文名稱為“HighPurityGH4169AlloyForAero-engineRotatingComponentsPart2DirectAgeForgedParts”。4.2標準內(nèi)容標準中的主要技術(shù)主要技術(shù)要素及參數(shù)包括：冶煉工藝、化學(xué)成分、性能指標、晶粒度要求、顯微組織及超聲波探傷的控制（詳見征求意見稿），同時對試驗方法、檢驗規(guī)則和包裝、標志及質(zhì)量證明書等方面都進行了規(guī)范。重點標準內(nèi)容包括：1冶煉方式采用真空感應(yīng)熔煉+電渣重熔+真空電弧重熔組成的三聯(lián)冶煉工藝生產(chǎn)。2高純GH4169化學(xué)成分規(guī)定的各元素含量范圍與現(xiàn)行型號標準規(guī)定明顯變窄：如C含量從0.015~0.06%縮小到0.012~0.036%，S含量從≤0.002%降低到≤0.001%，O含量從≤0.005%降低到≤0.0025%，Nb含量從5.00~5.50%縮小到5.20~5.55%，Ni含量從50~55%縮小到52~55%，Cr含量從17~21%縮小到17~19%，Mo含量從2.80~3.30%縮小到2.80~3.15%，Al含量也從0.30~0.70%縮小到0.35~0.65%。3各項力學(xué)性能指標與現(xiàn)行型號標準進行了提高：如650℃/700MPa持久壽命從25h提高到75h，595℃/825MPa/25h蠕變條件提升至595℃/825MPa/30h，總塑性變形量仍為不超過0.2%，疲勞條件從“455℃/應(yīng)變比0.95±0.02，最大應(yīng)變值0.0085mm/mm”變化為“399℃/應(yīng)變比0.95±0.02，最大應(yīng)變值0.0067mm/mm”，斷裂周次從不小于8000次提升至不小于30000次循環(huán)。超聲探傷要求從AA級提升到AAA級。但是考慮到測試成本和周期，對長時間力學(xué)性能測試分為質(zhì)量一致性檢驗和周期性檢驗。4增加了鍛件殘余應(yīng)力檢驗要求和規(guī)定。五、主要試驗結(jié)果的分析統(tǒng)計分析了多批次高純GH4169合金直接時效鍛件的力學(xué)性能，如圖5-1所示。由圖可知高純GH4169合金直接時效鍛件的各項性能均滿足課題指標要求，制訂的標準對高純GH4169合金直接時效鍛件性能指標具有較高適用性。（a）（b）（c）（d）（e）（f）圖5-1高純GH4169合金直接時效鍛件力學(xué)性能分布統(tǒng)計六、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系本部分編制原則符合國家的有關(guān)法規(guī)法律，與強制性標準協(xié)調(diào)一致。七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)暫無。八、標準