UNS N07041/Rene 41/Carpenter41/GH4141

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UNS N07041/Rene 41/GH4141 产品技术规格书

1 范围

本规格书规定了 UNS N07041/Rene 41/GH4141 合金产品的牌号对应关系、化学成分、物理与力学性能、生产工艺、品种规格与供应状态、应用领域及执行标准等要求。本标准适用于航空航天、核工业、能源、石化等领域用该合金制成的板材、棒材、锻件、环形件、焊丝等各类产品。

2 规范性引用文件

  • GB/T 14992-2005 高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号
  • GJB 2456 航天用 GH4141 高温合金热轧棒材规范
  • HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺
  • ASTM B444/B444M 镍基合金板、薄板和带材标准规范
  • AMS 5580 航空材料标准（高温合金）
  • JB/T 2458-2005 高温合金材料行业标准
  • ASTM B637 镍基合金棒材和锻件标准规范

3 产品基础信息

3.1 牌号对应关系

该产品为同一种镍基高温合金的不同牌号表述，具体对应关系如下：
  • 中国牌号：GH4141（别名：GH141）
  • 美国牌号：UNS N07041、Rene 41（其他别名：Carpenter 41、PYROMET 41、UNITEMP 41、Hynessalloy R41、J1610）

3.2 合金类型与核心特性

UNS N07041/Rene 41/GH4141 属于 Ni-Cr-Co 基沉淀硬化型变形高温合金，主要以时效沉淀 γ' 相（Ni₃(Al,Ti)）和 M₆C 型碳化物为核心强化相。其核心优势为在 980℃ 以下温度环境中具备优异的耐高温性能、抗氧化性能、抗蠕变性能及高拉伸强度，同时在退火状态下可实现冷成形与焊接加工。

4 化学成分

合金化学成分（质量分数，%）应符合表 1 规定，其中航天用材可额外加入 ω（Mg）<0.05% 和 ω(La)<0.035%；杂质元素控制要求可参照 GJB 2456、辽新 7-0073 等相关标准执行。
元素
含量范围
元素
含量范围（不大于）
C
0.06～0.12
Fe
5.00
Cr
18.0～20.0
Zr
0.07
Ni
余量
Mn
0.50
Co
10.0～12.0
Si
0.50
Mo
9.00～10.50
P
0.015
Al
1.40～1.80
S
0.015
Ti
3.00～3.50
Cu
0.50
B
0.003～0.010
-
-

5 物理性能

合金物理性能应符合表 2 规定：
性能指标
参数范围
密度（ρ）
8.27 g/cm³（室温）
熔化温度范围
1316～1371℃
热导率（λ）
100℃时 8.37 W/(m·℃)；900℃时 25.96 W/(m·℃)（随温度升高逐渐增大）
线膨胀系数（α₁）
20～100℃时 10.54×10⁻⁶℃⁻¹；20～900℃时 15.91×10⁻⁶℃⁻¹（随温度升高逐渐增大）
室温电阻率（ρ）
热轧状态 1.31×10⁻⁶Ω·m；1175℃空冷+900℃4h空冷状态 1.34×10⁻⁶Ω·m
磁导率
20℃、300Οe 条件下，<1.002 H/m（1065℃4h空冷+760℃16h空冷或1175℃0.5h空冷+900℃4h空冷状态）
硬度
上限为 363 HB

6 力学性能

6.1 室温力学性能

室温下，合金抗拉强度通常为 800～950 MPa，屈服强度约为 600～750 MPa，延伸率≥15%，具备良好的断裂韧性与冲击韧性，可承受较大载荷而不发生脆性断裂。

6.2 中高温力学性能

  • 中温区间（400℃～700℃）：抗拉强度与屈服强度随温度升高逐渐下降，600℃时抗拉强度约为 700～800 MPa，屈服强度降至 500～600 MPa；抗蠕变性能良好，600℃下1000小时蠕变变形量保持较低水平。
  • 高温区间（700℃～1000℃）：力学性能进一步下降，800℃时抗拉强度为 550～650 MPa，屈服强度约 400～500 MPa；1000℃时抗拉强度不足 400 MPa，屈服强度降至约 300 MPa。但高温蠕变性能优异，850℃长期蠕变测试中，可保持超过1000小时稳定性，总蠕变变形量＜1%。

6.3 疲劳与抗氧化性能

  • 疲劳性能：700℃以下温度区间，疲劳寿命可达数十万次循环；650℃高循环疲劳测试中，疲劳强度可维持在 350 MPa 以上，具备良好的抗疲劳裂纹扩展能力。
  • 抗氧化性能：高温环境下可形成稳定的 Cr₂O₃ 氧化保护层，有效阻止氧气扩散，800℃～1000℃区间抗氧化性能优异；长期高温暴露后保护层可能失效，存在氧化剥落风险。

7 生产工艺

7.1 熔炼工艺

采用真空感应炉+真空自耗重熔，或真空感应炉+电渣重熔的双联熔炼工艺，确保合金成分均匀、杂质含量低，保障产品内部质量稳定性。

7.2 成形工艺

  • 锻造：钢锭锻造前需进行高温均匀化处理，加热温度 1160℃～1180℃，终锻温度不低于 1000℃，锻造温度控制在 1010℃～1180℃ 范围内。
  • 轧制：板坯轧制加热温度 1140℃～1160℃，终轧温度不低于 1060℃；薄板轧制加热温度 1140℃～1160℃，终轧温度不低于 800℃。
  • 焊接：可进行融焊、扩散焊、钎焊和摩擦焊；焊接部件热处理时易产生应变时效裂纹，需采用焊前过时效处理或控制固溶处理后冷却速度的方法规避，焊后再执行标准热处理。

7.3 热处理制度

根据产品品种与应用场景，采用差异化热处理制度，具体见表 3：
产品品种
热处理制度
航空用圆饼、环坯、环形件、棒材、板材
规范Ⅰ：1080℃±10℃快淬 + 1120℃±10℃保温0.5h空冷 + 900℃±10℃保温1-4h空冷
航天用棒材、盘件
规范Ⅱ：1080℃保温4h油冷 + 760℃保温16h空冷；规范Ⅲ：1065℃保温4h空冷 + 760℃保温16h空冷
板材
规范Ⅳ：1180℃保温30min空冷 + 900℃保温4h空冷；规范Ⅴ：1080℃保温≥2.4min/mm空冷 + 760℃保温16h空冷

8 品种规格与供应状态

8.1 品种规格

可提供多种形态产品，具体规格如下：
  • 棒材：Φ8～300mm（热轧、锻制、冷拉）
  • 板材：0.5～4.0mm（精密冷轧）
  • 其他品种：圆饼、环坯、环形件、锻件、精密铸件、焊丝（Φ1.0～5.0mm）

8.2 供应状态

  • 冷拉棒：分为三级——A级（8%～12%冷拉变形，必要时磨光）；B级（8%～12%冷拉变形+退火+磨光）；C级（8%～12%冷拉变形+退火+固溶+时效+磨光）。
  • 板材：固溶状态交货，部分可经酸碱洗+矫直处理。
  • 棒材、锻件：通常不经热处理交货（锻态车光/热轧磨光）。
  • 焊丝：硬态盘装或固溶直条。

9 应用领域

凭借优异的高温性能，广泛应用于以下领域：
  • 航空航天领域：航空发动机涡轮叶片、燃烧室、压气机盘、涡轮盘、导向器高温承力件、高压涡轮环、封严支撑环、高温弹簧、机匣、增压器、加力燃烧室零件、紧固件；火箭发动机涡轮转子、高温紧固系统等。
  • 能源领域：核反应堆、燃气轮机、蒸汽轮机中的高温高压结构件与管道。
  • 石化工业：石油天然气开采设备、化工设备中的热交换器、反应器等高温高压部件。

10 注意事项

  • 该合金铝、钛、钼含量较高，铸锭开坯难度较大，需采用专业锻造工艺。
  • 焊接前必须进行过时效处理，避免焊后热处理产生应变时效裂纹。
  • 不同规格、不同应用场景的产品需匹配对应的热处理制度，确保性能达标。

11 附录（资料性附录）

本标准未尽事宜，可参照 GB/T 14992-2005、GJB 2456、ASTM B444/B444M 等相关标准执行；产品质量控制需符合 ISO 9001 质量管理体系要求。

产品优势

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加工平台

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物流包装

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