航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合金

第2部分高強(qiáng)鍛件

CSTM標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)要過(guò)程

1.1背景意義

GH4169合金是我國(guó)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(guó)大推力航空發(fā)動(dòng)機(jī)的骨干高溫合金材料，廣泛應(yīng)

用于渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)、封嚴(yán)盤(pán)、渦輪轉(zhuǎn)子、機(jī)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(dòng)機(jī)中應(yīng)用的GH4169合

金零件達(dá)261個(gè)，零件總重量占核心機(jī)重量的60%,占發(fā)動(dòng)機(jī)重量的

30%以上。因此，控制鍛件的質(zhì)量是十分重要的。

高強(qiáng)鍛件是一種采用高強(qiáng)鍛造工藝生產(chǎn)的GH4169合金鍛件，這

種工藝生產(chǎn)的鍛件要控制最終成形時(shí)的加熱溫度，鍛造之后采用空冷

并需經(jīng)固溶+時(shí)效的熱處理，以獲得具有較高強(qiáng)度和平均晶粒度8級(jí)

或更細(xì)的一種鍛件。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)GH4169合金研究的不斷深入，冶金、加工及檢驗(yàn)設(shè)

備的不斷升級(jí)，為了更好地保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠應(yīng)用，對(duì)

GH4169合金鍛件的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)都進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，不僅明確了

轉(zhuǎn)動(dòng)件用鍛件必須采用三聯(lián)冶煉工藝（真空感應(yīng)+真空電弧重熔+電

渣重熔）生產(chǎn)的高純GH4169合金制造，同時(shí)還對(duì)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(jìn)行進(jìn)一步的規(guī)范和提高。這使

得目前生產(chǎn)中引用的型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)協(xié)議已經(jīng)不能完全適用于航空發(fā)

動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4I69合金高強(qiáng)鍛件的要求。

本標(biāo)準(zhǔn)的制定，可以將國(guó)家項(xiàng)目的研究成果轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),

進(jìn)一步提高的對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合金高強(qiáng)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(shí)規(guī)范試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則和包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書(shū)，便于設(shè)計(jì)、

生產(chǎn)、驗(yàn)收的統(tǒng)一規(guī)范管理，更好地滿足國(guó)防建設(shè)對(duì)軍工產(chǎn)品的需要。

1.2來(lái)源

2016年，國(guó)防科工局批復(fù)了軍用關(guān)鍵材料進(jìn)口替代專項(xiàng)“高純

凈度GH4169合金棒材與鍛件工程化研制”項(xiàng)目,2020年12月，本項(xiàng)

目按照批復(fù)任務(wù)完成項(xiàng)目所有研制任務(wù)，并根據(jù)項(xiàng)目的研制攻關(guān)成果

制定本標(biāo)準(zhǔn)。

1.3主要參加單位和工作組成員

本標(biāo)準(zhǔn)的主要參加單位和工作組成員來(lái)源于“高純凈度GH4169

合金棒材與鍛件工程化研制”的研制團(tuán)隊(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所、中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究

院、中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司、中國(guó)航發(fā)西安航空

發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司、中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽(yáng)萬(wàn)航模鍛有限責(zé)任公司、

陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司、貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司。

1.4主要工作流程

2021年8月，標(biāo)準(zhǔn)起草單位鋼鐵研究總院撰寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)草案。

2021年9月，標(biāo)準(zhǔn)草案完成。

2021年1()月，標(biāo)準(zhǔn)草案通過(guò)立項(xiàng)審直，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)

立項(xiàng)。

2021年11月，形成征求意見(jiàn)稿。

2022年2月，計(jì)劃完成標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)，形成意見(jiàn)匯總表，并對(duì)

征求意見(jiàn)稿進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。

2022年4月，計(jì)劃召開(kāi)本標(biāo)準(zhǔn)的審查會(huì)。

2022年5月，計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)表決，報(bào)批，正式發(fā)布出版。

二、標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則

2.1標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件

的要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備等。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合金高強(qiáng)錢件

（以下簡(jiǎn)稱鍛件）。

國(guó)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(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽(yáng)萬(wàn)航模鍛有限責(zé)任公司、

陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司和貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司

等。高強(qiáng)鍛件主要用于生產(chǎn)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前封嚴(yán)盤(pán)和壓氣機(jī)盤(pán)等。

2.2標(biāo)準(zhǔn)編制原則

標(biāo)準(zhǔn)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(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)和型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)接軌，注重標(biāo)準(zhǔn)的可操作性

和在相關(guān)型號(hào)的適用性，本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工

作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行編寫(xiě)

和表述。

三、與國(guó)內(nèi)、外同類標(biāo)準(zhǔn)水平對(duì)比情況

國(guó)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(hào)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議進(jìn)行生產(chǎn)和驗(yàn)收，但目前這些型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)

或協(xié)議已無(wú)法用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件

重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)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(hào)標(biāo)

準(zhǔn)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40.002%降低到00.001%,O含量從30.005%降低到00.0025%,

Nb含量從5.00?5.50%縮小至U5.20?5.55%,Ni含量從50?55%縮小至lj

52?55%,Cr含量從17?21%縮小到17?19%,Mo含量從2.8()?3.3()%

縮小到2.80?3.15%,A1含量也從0.30?0.70%縮小至I」0.35?0.65%。

3各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)與現(xiàn)行型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了提高：如

650℃/725MPa持久壽命從25h提高到50h,595℃/825MPa/25h蠕變

條件變化至621℃/662MPa/45h,總塑性變形量仍為不超過(guò)0.2%,超

聲探傷要求從AA級(jí)提升到AAA級(jí)。但是考慮到測(cè)試成本和周期，

對(duì)長(zhǎng)時(shí)間力學(xué)性能測(cè)試分為質(zhì)量一致性檢驗(yàn)和周期性檢驗(yàn)。

4增加了鍛件殘余應(yīng)力檢驗(yàn)要求。

五、主要試驗(yàn)結(jié)果的分析

統(tǒng)計(jì)分析了多批次高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件的力學(xué)性能，部分

性能如圖5-1所示。由圖可知高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件的各項(xiàng)性能

均滿足課題指標(biāo)要求，制訂的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件性能

指標(biāo)具有較高適用性。

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圖5-1高純GH4169合金高強(qiáng)鍛件力學(xué)性能分布統(tǒng)計(jì)

六、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本部分編制原則符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)法律，與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一

致。

七、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

暫無(wú)。

八、標(biāo)準(zhǔn)水平建議

本標(biāo)準(zhǔn)作為國(guó)家項(xiàng)目研制成果的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)家研制成果已

經(jīng)在逐漸工程應(yīng)用的前提下，木標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)逐步替代現(xiàn)行的課題暫行技

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，成為我國(guó)當(dāng)前諸多航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的訂貨標(biāo)準(zhǔn)，在本標(biāo)準(zhǔn)適

用一段時(shí)間后，將逐步轉(zhuǎn)化為型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，納入型號(hào)規(guī)范。

九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

暫無(wú)。

十、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

暫尢。

十一、標(biāo)準(zhǔn)涉及專利情況說(shuō)明

暫無(wú)。

十二、其他應(yīng)予說(shuō)明的事項(xiàng)

暫無(wú)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)件用高純GH4169合

金第2部分高強(qiáng)鍛件

HighPurityGH4169AlloyForAero-engineRotatingComponents

Part2HighStrengthForgedParts

編制說(shuō)明

CSTM標(biāo)準(zhǔn)編制工作組

2021年11