洪久精密鍛造
專注鋁合金鍛件生產(chǎn)加工
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GH4169合金是一種 Nb強化的沉淀硬化型鎳基高溫合金，介紹了GH4169合金中的8相、^y相和 的組織結(jié)構(gòu)特性，鍛 造溫度 、變形 量 、固溶 溫度 、固溶 時間、時效處理溫度 和時效處 理時 間對 GH4169合 金組織 的影響 ，以及 形成 的不 同合金 組 織對其性能的影響。通過制定合理的鍛造工藝可以細(xì)化晶粒及控制 8相析出；固溶處理和時效處理可以分別控制 8相、 相 和 相等析 出相 的分布 、形貌和大小 。闡述了兩種工藝的協(xié)調(diào)配合 可以有效地提 高 GH4169合金 的力 學(xué)性能 ，精 確控制熱 加 工工藝對獲得性能優(yōu)異的 GH4169合金非常重要 。
GH4169合金是一種 Nb強化的沉淀硬化型鎳基 高溫合金 ，美 國牌號為 Inconel718，由美 國國際鎳 公司的 EiselsteinHL研制…。合金在 650oC范 圍內(nèi) 具有高的屈服強度 、抗拉強度 、韌性 、塑性 、疲勞 壽命及抗蠕變性能 ，同時具有 良好 的熱加工 、抗輻 照 、抗腐蝕及焊接性能 ，由于其穩(wěn)定優(yōu) 良的高溫力 學(xué)性能和耐腐蝕性 能，不僅廣泛應(yīng) 用于航空工業(yè) ， 而且在石油工業(yè) 中的使用也逐年大幅增加 。該合金 以 B．C．C．結(jié)構(gòu) 的 相 (NiNb) 為 主要 強化 相 ， 非常細(xì)小 ，約在 l5—20nm左右 ，同時輔以 F．C．C． 結(jié)構(gòu) 的次強化相 ^y [Ni3(A1、Ti)]，正交 DOa結(jié) 構(gòu)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相大量析出會 消耗合金 中過多的 Nb，導(dǎo)致其周圍 相貧化 ，進而合金基體 弱化 ，強度明顯下降 ，并為裂紋萌生和擴展提供通 道 ，但適量的 8相又對提高合金塑性、缺 口敏感性 的消除和應(yīng)力集 中的減小起到有益作用 J。
但是 GH4169合金的力學(xué)性能對加工工藝 的控 制非常敏感 ，加工過程控制不 當(dāng)會產(chǎn)生粗晶、混晶 等現(xiàn)象 ，影響合金產(chǎn)品的疲勞性能、持久性 能、缺 口敏感性和沖擊韌度等 J。而鍛造和熱處理是合金 組織與性能的主要控制手段 ，通過鍛造及熱處理等熱加工控制合金 晶粒大小及 6相、 相 、 相 的形 貌 、分布和含量 ，得到希望 的合金顯微組織 ，是保 障合金性能優(yōu) 良的關(guān)鍵措施 。
本文分析并論述 了鍛 造和熱處理對 GH4169合金組織與性能 的影響規(guī)律。鍛造對合金組織與性能的影響鍛件
一 般情 況下 ，GH4169合 金 的鍛 造溫 度 越高 ， 晶粒尺寸越大 ，反之 ，晶粒尺寸越小。當(dāng)鍛造加熱 溫度一定時，變形量越大則晶粒尺寸越小 ，反之晶粒尺寸越大 J。研究表明，當(dāng)變形溫度為 1020oC以 上時，晶粒尺寸較大 ，晶粒度僅有 2級 ；當(dāng)變形加 熱溫度小于 1020oC且大于 990c【=、一次或總變形量 為 15％時 ，晶粒尺寸與鍛造變形 溫度 為 1020oC以 上時相當(dāng)，晶粒度也僅有 2級 。
因此 ，要獲得 細(xì)小 晶粒 ，隨鍛造加熱溫度 的升高，相應(yīng)的變形量 也需更 大，鍛造 溫度 和變形 量 的合 理控 制是 獲得 GH4169合金細(xì) 晶強化合金 材料 的關(guān)鍵 工藝。表 1 為 GH4169合金在不 同鍛造工藝下的葉片力學(xué)性 能 參數(shù)表 …。
GH4169合金與其他高溫合金 不同之處是 固溶 熱處理溫度通常在 950～1020oC，不超過該合金 的 靜態(tài)再結(jié)晶溫度 1020oC，使得 GH4169合金經(jīng)熱變 形后形成的扁長晶粒在隨后的固溶熱處理期間無法 完成靜態(tài)再結(jié)晶。因此須采用適 當(dāng)?shù)臒嶙冃瘟?，且 熱變形 的終加工溫度需 超過 930oC，此時 GH4169 合金鍛件才能完成動態(tài)再結(jié)晶。
通常鍛件應(yīng)變場 的變形量和溫度場 的變形溫度 不是絕對均勻 ，在變形溫度稍低處或變形量稍小處 會 出現(xiàn)個別沿 變形方 向伸長 的再結(jié) 晶不完 善扁長 晶粒 。動態(tài)再結(jié) 晶 的完 善程度 取決 于變形 溫度 和 變形量 。當(dāng)變 形量較 大時 ，在終 鍛溫 度稍低 的情 況下也 可 以獲得 等軸 晶粒 ；當(dāng)變 形量 較小 時 ，在 沿變形方 向伸長 的扁長形 6相 圈 內(nèi)出現(xiàn)再 結(jié) 晶程 度不充 分 ，需 要提 高終鍛 溫度 ，才 能完成 動態(tài)再 結(jié) 晶，獲得 等 軸 小 晶粒 。
動 態(tài)再 結(jié) 晶程度 越 高 ， 沿變形方 向形 成未再 結(jié) 晶的扁長 晶粒 的數(shù) 量就越 少 ，當(dāng)動態(tài)再結(jié) 晶程 度不充分 時 ，扁 長晶粒增多 ， 等軸小 晶粒減少 。
Ohio州立 大學(xué)利用 Gleeble壓縮試驗 物理模擬 多道次徑鍛 ，結(jié)果表明，再結(jié) 晶晶粒組 織取決于在 8相固溶溫度之上變形 的道次數(shù) ，每道次 的溫度和 應(yīng)變是影響顯微組織 的主要因素¨ 。
GH4169合金 鑄錠經(jīng)過均勻化處理消除顯微偏析 ，在快鍛機上多 火次拔長鐓粗 ，原鑄態(tài)組織充分破碎 ，提高鑄錠 的 變形量 ，且變形方 向垂直交替變化 ，避免形成線形 分布的碳化物 ，碳化物彌散分布，晶粒細(xì)化效果顯 著 ，合金的疲勞性能顯著提高。鍛件
