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GH4169锻造及热处理工艺GH4169合金组织与性能的影响


作者:连成旺五金制品     日期:2022-06-21     人气:
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GH4169合金是一种 Nb强化的沉淀硬化型镍基高温合金,介绍了GH4169合金中的8相、^y相和 的组织结构特性,锻 造温度 、变形 量 、固溶 温度 、固溶 时间、时效处理温度 和时效处 理时 间对 GH4169合 金组织 的影响 ,以及 形成 的不 同合金 组 织对其性能的影响。通过制定合理的锻造工艺可以细化晶粒及控制 8相析出;固溶处理和时效处理可以分别控制 8相、 相 和 相等析 出相 的分布 、形貌和大小 。阐述了两种工艺的协调配合 可以有效地提 高 GH4169合金 的力 学性能 ,精 确控制热 加 工工艺对获得性能优异的 GH4169合金非常重要 。

GH4169合金是一种 Nb强化的沉淀硬化型镍基 高温合金 ,美 国牌号为 Inconel718,由美 国国际镍 公司的 EiselsteinHL研制…。合金在 650oC范 围内 具有高的屈服强度 、抗拉强度 、韧性 、塑性 、疲劳 寿命及抗蠕变性能 ,同时具有 良好 的热加工 、抗辐 照 、抗腐蚀及焊接性能 ,由于其稳定优 良的高温力 学性能和耐腐蚀性 能,不仅广泛应 用于航空工业 , 而且在石油工业 中的使用也逐年大幅增加 。该合金 以 B.C.C.结构 的 相 (NiNb) 为 主要 强化 相 , 非常细小 ,约在 l5—20nm左右 ,同时辅以 F.C.C. 结构 的次强化相 ^y [Ni3(A1、Ti)],正交 DOa结 构的 8相 (NiNb)是 相的平衡相 J。

8相是合 金中非常重要 的析 出相 ,8相大量析出会 消耗合金 中过多的 Nb,导致其周围 相贫化 ,进而合金基体 弱化 ,强度明显下降 ,并为裂纹萌生和扩展提供通 道 ,但适量的 8相又对提高合金塑性、缺 口敏感性 的消除和应力集 中的减小起到有益作用 J。

但是 GH4169合金的力学性能对加工工艺 的控 制非常敏感 ,加工过程控制不 当会产生粗晶、混晶 等现象 ,影响合金产品的疲劳性能、持久性 能、缺 口敏感性和冲击韧度等 J。而锻造和热处理是合金 组织与性能的主要控制手段 ,通过锻造及热处理等热加工控制合金 晶粒大小及 6相、 相 、 相 的形 貌 、分布和含量 ,得到希望 的合金显微组织 ,是保 障合金性能优 良的关键措施 。

本文分析并论述 了锻 造和热处理对 GH4169合金组织与性能 的影响规律。锻造对合金组织与性能的影响锻件

一 般情 况下 ,GH4169合 金 的锻 造温 度 越高 , 晶粒尺寸越大 ,反之 ,晶粒尺寸越小。当锻造加热 温度一定时,变形量越大则晶粒尺寸越小 ,反之晶粒尺寸越大 J。研究表明,当变形温度为 1020oC以 上时,晶粒尺寸较大 ,晶粒度仅有 2级 ;当变形加 热温度小于 1020oC且大于 990c【=、一次或总变形量 为 15%时 ,晶粒尺寸与锻造变形 温度 为 1020oC以 上时相当,晶粒度也仅有 2级 。

因此 ,要获得 细小 晶粒 ,随锻造加热温度 的升高,相应的变形量 也需更 大,锻造 温度 和变形 量 的合 理控 制是 获得 GH4169合金细 晶强化合金 材料 的关键 工艺。表 1 为 GH4169合金在不 同锻造工艺下的叶片力学性 能 参数表 …。

GH4169锻造及热处理工艺GH4169合金组织与性能的影响(图1)

GH4169合金与其他高温合金 不同之处是 固溶 热处理温度通常在 950~1020oC,不超过该合金 的 静态再结晶温度 1020oC,使得 GH4169合金经热变 形后形成的扁长晶粒在随后的固溶热处理期间无法 完成静态再结晶。因此须采用适 当的热变形量 ,且 热变形 的终加工温度需 超过 930oC,此时 GH4169 合金锻件才能完成动态再结晶。

通常锻件应变场 的变形量和温度场 的变形温度 不是绝对均匀 ,在变形温度稍低处或变形量稍小处 会 出现个别沿 变形方 向伸长 的再结 晶不完 善扁长 晶粒 。动态再结 晶 的完 善程度 取决 于变形 温度 和 变形量 。当变 形量较 大时 ,在终 锻温 度稍低 的情 况下也 可 以获得 等轴 晶粒 ;当变 形量 较小 时 ,在 沿变形方 向伸长 的扁长形 6相 圈 内出现再 结 晶程 度不充 分 ,需 要提 高终锻 温度 ,才 能完成 动态再 结 晶,获得 等 轴 小 晶粒 。

动 态再 结 晶程度 越 高 , 沿变形方 向形 成未再 结 晶的扁长 晶粒 的数 量就越 少 ,当动态再结 晶程 度不充分 时 ,扁 长晶粒增多 , 等轴小 晶粒减少 。

Ohio州立 大学利用 Gleeble压缩试验 物理模拟 多道次径锻 ,结果表明,再结 晶晶粒组 织取决于在 8相固溶温度之上变形 的道次数 ,每道次 的温度和 应变是影响显微组织 的主要因素¨ 。

GH4169合金 铸锭经过均匀化处理消除显微偏析 ,在快锻机上多 火次拔长镦粗 ,原铸态组织充分破碎 ,提高铸锭 的 变形量 ,且变形方 向垂直交替变化 ,避免形成线形 分布的碳化物 ,碳化物弥散分布,晶粒细化效果显 著 ,合金的疲劳性能显著提高。锻件

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