GH合金是基于铁-镍为基的高温合金。它们主要使用TI和AL元素进行强化。它们在摄氏度以下具有良好的综合机械性能。它们具有长时间稳定的组织。他们有良好的抗氧化性能和较小的线膨胀系数,在高温氧化和腐蚀条件下,能承受复杂的应力,成为航空发动机、燃气轮机等设备中不可缺少的金属材料。许多环部件使用这种材料。晶粒的大小对其机械性能有重要影响。高温合金材料晶粒尺寸增大后,往往会引起塑性和韧性的降低。通过合理的热处理工艺参数,减小晶粒尺寸可以增加冲击韧性,提高抗拉强度和持久塑性,可以获得均匀细小的晶粒。有三个因素影响高温合金锻造过程中的晶粒尺寸:第一是锻造的加热规范。高温合金由于合金化程度高,导致锻造温度范围窄,结晶速度慢,加热温度略高,会造成晶粒急剧长大。第二是锻造过程中的变形程度。由于合金化程度高,高温合金在浇注钢坯时有枝晶偏析,降低了合金的宽容度。第三是由于高温合金热膨胀系数大,对温度变化敏感,直径较大的坯料直接装炉时,往往是由于下料金属中心拉应力较大造成的。锻造时如果直接接触冷模,会造成严重的温度不均匀,降低塑性,产生局部粗晶。
首先GH的试块的准备,车的表面打光或者打磨,保证试块表面没有缺陷。然后根据理论概述确定锻件加热规格:C~C,保温时间按0.7min/mm计算,快速升温至C~C,保温时间按0.6min/mm计算.终锻温度:C,叠空冷。为了减少锻造时裂纹和大晶粒的产生,锤砧前预热和所用工艺设备预热到摄氏度,最后一个火次变形大于15%。试样材料为GH高温合金,10个×50的粗规格以×50为准。锻造工艺分别按2、4、6、8、8准备,75×75、55×55、45×45、35×35及35×35继续给锻造加一个火次。锻造结束后,按照锻造对比从小到大的顺序编号为A1~A5,每个试块截取一个15mm的薄片各试块图片如图1。
对于A1~A5的晶粒度分析,大部分样品的晶粒度不能准确评价,说明锻造状态下金相组织分布不均匀,锻造对比晶粒度的影响不可忽略。根据上述结果和分析,在每次锻造后,热处理剩余测试薄膜的粗测试块。工艺参数如下:
固溶:℃~℃,1h,油冷
时效:℃~℃,16h,空冷。
E1-E5的顺序按锻比从小到大的顺序编号,每个试块上还截取了15mm长的测试片。根据GB/T.5,执行晶体粒度。图片如图2所示。
从上述试验和结果可以看出:锻件的晶粒度与热处理后的晶粒度相比更加均匀。然而,由锻造工艺引起的大晶粒不能通过热处理来改变。E1锻造相对较小。E5锻造加热温度过高,火会造成过热。
小结:
高温合金GH锻造过程中形成的晶粒状态对整个零件的性能有着重要的影响。通过试验和生产总结可以看出,为了获得良好的借用金相组织和晶粒,必须通过高温控制来严格控制高温。合金的加热规范必须保证锻造时有足够的锻造比。最好锻造一个4-6之间的。锻造的过程火次不能过多,小于3个火次为宜,并且最后一个火次的变形量不低于15%。按照文中所述的锻造工艺,在中小型环件的实际生产中取得了良好的效果。