GH合金是一种固溶强化镍基抗氧化合金。在℃以下具有较高的可塑性和适中的热强度,并具有优良的抗氧化性能。适用于制造航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零件。模锻是高温合金最后的高温塑性变形过程,对高温合金的性能有显着影响。我国采用GH合金,技术条件严格规定了热加工的主要工艺参数和最终热处理结构。要获得规定的结构,必须执行严格的模锻工艺,但对于GH高温合金,技术标准并没有规定其锻造结构。模锻工艺范围广,合金性能波动较大,合金性能潜力没有发挥到最大。
本文对GH的成形和热处理参数进行了研究,并对GH的组织和性能进行了分析,取得了有益的成果。
2试验2.1材料试验用料为抚顺钢厂经电弧炉熔炼+电渣重熔的GH棒材,规格为(P37mm),交付状态为未经热处理态。棒材化学成分见表1,其成分符合GH棒材技术条件GJB的规定。
2.2棒材组织棒材低倍组织致密,无粗晶,无肉眼可见冶金缺陷,其低倍组织见图1a,棒材显微组织均匀、细小,晶粒度为8级,棒材显微组织见图1b。
2.3方法
成形的工艺过程为:℃加热1h进行自由锻制坯,℃加热40min进行预锻,℃加热30min进行终锻。每火锻造终锻温度大于℃,锻后堆冷。锻件冷却后对锻件进行固溶处理:℃保温50rain,空冷。随后对锻件进行解剖,并进行组织性能分析。
3结果及分析
3.1锻件组织
锻件固溶处理后的低倍组织见图2a。锻件边缘部分晶粒较细小。低倍组织中不存在缩孔、空洞、裂纹、夹杂等缺陷。固溶处理后锻件的显微组织见图2b,晶粒度为3级。由于预锻时轮廓已基本成形,因此终锻整体变形量较小,而中心部位的变形量较四周来说最小,所以晶粒相对较大。
3.2锻件力学性能
锻件室温力学性能见表2。从表2所列5种室温力学性能可知,锻件不同部位取下的4个试样的拉伸强度%均在MPa~MPa之间,伸缩率晚均在50%左右,断面收缩率‘;I均在60%左右,可以看出,锻件拉伸性能很好。另外,室温冲击韧性%值和布氏硬度d值均很高,冲击韧性很好,硬度较高。
从表2、表3、表4可知,锻件的室温和高温性能优良,这是由锻件均匀、良好的组织决定的。通常情况下,晶粒细化可以提高金属材料的屈服强度、疲劳强度、塑性和冲击韧性,因为晶粒越细,不同取向的晶粒越多,晶界总长度越长,位错移动时阻力越大,所以能提高强度和韧性。对于高温合金不希望晶粒太细而希望获得均匀中等晶粒。从要求高的持久强度出发,希望晶粒略为粗大一些。因为晶粒变粗,说明晶界总长度减少,对以沿晶界粘性滑动而产生变形或破坏形式的持久或蠕变性能来说,晶粒粗化意味着这一类性能提高。GH合金在制定的工艺下成形,得到3级的晶粒度,使锻件具有良好的力学性能,完全满足锻件的使用要求。