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固溶时间对GH4698合金组织与性能的影响

发布时间:2019-10-28 13:31 发布者: 
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GH4698合金为典型的镍基沉淀强化型高温合金,广泛用于制造大型涡轮盘锻件、压气机盘、导流片、承力环等重要承力零件,工作温度可达750~800℃。为获得良好的综合力学性能,合金应得到大、小两种不同尺寸的γ'析出相,通常方法是采取一次固溶两次或多次不同温度时效方法来获得。GH4698合金的热处理制度主要有两种:①标准热处理制度:(1100~1120)℃×8h,AC+(1000±10)℃×4h,AC+(775±10)℃×16h,AC;②四段式热处理制度:(1100~1120)℃×8h,AC+(1000±10)℃×4h,AC+(775±10)℃×16h,AC+(700±10)℃×16h,AC。随着GH4698合金在不同结构部件上的应用,要求其力学性能不断提高,改进材料热处理制度成了研究重点。由于都是延续前苏联高温合金热处理工艺,合金的固溶热处理的时间均较长。科研人员试图通过缩短GH4698合金标准热处理制度的固溶时间,研究了固溶时间对GH4698合金组织与性能的影响,为生产实际缩短固溶时间,降本增效提供依据。

试验用料采用真空感应炉加真空自耗双联工艺生产的Φ36mmGH4698合金棒材。将其切成110mm短棒后,分别进行不同方式热处理。首先对标准热处理中第二段热处理的性质进行研究,并针对3#、4#热处理工艺试料分别加工室温拉伸、高温拉伸、室温冲击及高温持久试样,并分别进行试验。具体热处理工艺如下:

1#1110℃×1h,AC+1000℃×1h,AC

2#1110℃×1h,AC+1000℃×4h,AC

3#1110℃×1h,AC+1000℃×4h,AC+775℃×16h,AC

4#1110℃×8h,AC+1000℃×4h,AC+775℃×16h,AC

为研究固溶时间对合金组织的影响,分别对3#、4#号试样进行组织研究。研究发现合金在1110℃保温1h与保温8h晶粒度等级没有明显变化,固溶程度几乎一致,这表明GH4698在较短固溶时间内,就可以进行充分固溶,满足后续的时效要求,得到较好的力学性能。

热处理制度对合金γ'相及晶界析出物的影响研究发现,合金经过不同时间固溶后,进行相同时效处理后,γ'相无明显的差异,均为大小两种γ'相在基体中弥散分布。较大γ'相尺寸在200nm左右,主要呈圆形,同第一段时效后比较尺寸基本没有较大变化;较小γ'相尺寸在30nm左右,呈细圆形小颗粒弥散分布,主要是在第二段时效过程中析出的。结果表明:

(1)GH4698合金在1110℃固溶后,进行的1000℃×4h,AC是高温时效过程。

(2)缩短固溶时间,将GH4698合金的热处理工艺调整为1110℃×1h,AC+1000℃×4h,AC+775℃×16h,AC;能够得到较好的组织,并且满足各方面技术要求。(晓红)

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