GH1131合金熱處理工藝

GH1131合金是一種以W、Mo.Nb和N等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化型的鐵基高溫合金,含鎳量為28%是目前含鎳量低的高溫合金之一。該合金主要特點(diǎn)是具有較高的熱強(qiáng)性和良好的工藝性能,因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。本文該合金的熱處理溫度的研究予以介紹。

試驗(yàn)用料和試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用的 GH1131合金試驗(yàn)料為非真空感應(yīng)＋電渣重熔雙聯(lián)工藝生產(chǎn)。其化學(xué)成分中不含易氧化元素AI、Ti,化學(xué)成分如表1:

GH1131合金是固溶強(qiáng)化的奧氏體合金,為獲得適合的組織與良好的綜合性能,進(jìn)行了合金的晶粒長(zhǎng)大傾向試驗(yàn),研究了合金的固溶溫度與性能的關(guān)系,確定了GH1131合金的熱處理制度。

從厚度為1.5mm的冷軋薄板上切取金相樣品,經(jīng)不同溫度保溫10分鐘,熱處理后進(jìn)行金相觀察,測(cè)定樣品的硬度,用顯微組織分析研究了合金的再結(jié)晶過程。結(jié)果如表2及圖1、2。

熱處理制度為750℃ ~ 900℃時(shí),冷加工狀態(tài)仍未消除,金屬再結(jié)晶還沒開始。920℃時(shí)在拉長(zhǎng)晶粒之間出現(xiàn)小晶粒,合金開始再結(jié)晶。940℃ ~ 1000℃拉長(zhǎng)的大晶粒與小晶粒相混合,再結(jié)晶繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)熱處理溫度為1020℃時(shí)，拉長(zhǎng)晶粒全部被等軸晶所代替,再結(jié)晶基本完成,隨著熱處理溫度再提高,再結(jié)晶過程進(jìn)一步完善。

從熱處理制度與硬度的關(guān)系曲線可見,在920℃以后,再結(jié)晶開始硬度明顯下降,當(dāng)淬火溫度超過1020℃時(shí),再結(jié)晶已完成,等軸晶尚未長(zhǎng)大,硬度值變化很小。隨后晶粒長(zhǎng)大硬度值急劇下降。在1100℃ ~ 1160℃范圍內(nèi),合金晶粒度變化不大,硬度值也趨于平穩(wěn)。以上不同方法所得試驗(yàn)結(jié)果表明,GH1131合金于900℃開始再結(jié)晶,1040℃再結(jié)晶完善。

通過以上的實(shí)驗(yàn)分析可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)CH1131合金成品熱處理溫度控制在1140±10℃范圍內(nèi)為最佳,有良好綜合性能。

(2) CH1131隨熱處理溫度升高晶粒不斷長(zhǎng)大,高溫拉伸強(qiáng)度逐漸增加。

(3)CH1131合金在900℃出現(xiàn)瞬時(shí)塑性降低是由于NbC在晶界上形成連續(xù)薄膜。可通過1160℃保溫一小時(shí)爐冷至1050℃保溫2~4小時(shí)空冷可基本消除NbC薄膜。