上海雄鋼特種合金有限公司

1引言

GH3044合金是以W、Cr為主要強化元素的固溶強化型鎳基高溫合金。該合金在900℃以下具有較高的強度、良好的塑性以及較好的持久、蠕變和疲勞性能，同時還具有良好的沖壓和焊接工藝性能，主要用于制造航空發(fā)動機中的主燃燒室、導向葉片和燃油導管等零部件。

時效處理使合金在基體中析出一定數(shù)量和大小的強化相，以達到合金強化的效果，它對合金的強度起決定性作用。因此本文對合金鍛材長期時效熱處理后的組織與性能的變化進行了研究。

2試驗材料及方法

試驗材料經(jīng)非真空感應＋真空自耗重熔工藝冶'煉，鍛造成的90mmx90mm鍛材，其化學成分見表1。

進行100、300、500和1000h的長期時效處理，時效溫度為400、600和800℃。對長期時效后的試樣分別測定室溫拉伸性能、900℃高溫拉伸性能以及900℃、70MPa的持久性能，同時利用光學顯微鏡對組織進行了分析。

3實驗結(jié)果

3.1室溫瞬時拉伸性能

合金長期時效后的室溫拉伸性能見圖1。隨著時效溫度的提高和時效時間的延長，抗拉強度和屈服強度均呈上升趨勢，塑性變化則正好相反，但總體的變化范圍都不大。

鍛材在400℃分別經(jīng)過100、300、500和1000h長期時效，強化相析出較少，強度和塑性基本沒有變化。而在600~800℃下，由于合金強化相進一步補充析出，導致室溫拉伸強度比原始狀態(tài)有一定的提高，而塑性略有下降，基本保持平穩(wěn)。都達到并且超過了國內(nèi)(σb≥735MPa，δ5≥40%）標準。

合金在600和800℃長期時效后的顯微組織見圖2。在400℃經(jīng)100~1000h長期時效后，合金中的析出物較少，組織基本沒有變化，因而性能變化很小。但在600和800℃下經(jīng)不同時間的長期時效后，隨著時間的延長合金中的析出物逐漸增加，同時在相同的固溶時間下，溫度越高析出物越多，因而強度有所升高。

圖3為合金鍛材熱處理態(tài)和經(jīng)過800℃、1000h時效后的室溫拉伸斷口形貌圖。在時效前和時效后斷口上都存在大量的韌窩，斷裂方式為韌性斷裂，因而合金具有良好的拉伸塑性。

3.2 900℃拉伸性能

圖4給出了合金鍛材在400、600和800℃經(jīng)過1000h長期時效后的900℃高溫拉伸性能，合金在時效后，其900℃高溫強度和塑性指標都保持了平穩(wěn)的態(tài)勢，基本上沒有變化。

3.3持久性能

從圖5可以看到合金鍛材在400、600和800℃經(jīng)過1000h的長期時效后的900℃,70MPa持久壽命及持久塑性。在400和800℃下經(jīng)過1000h的長期時效后合金的持久壽命基本保持不變，在600℃下經(jīng)過1000h的時效后，持久壽命明顯地提高。這是因為合金經(jīng)過1000h的時效后，補充析出的晶界碳化物形貌和數(shù)量對延續(xù)900℃、70MPa下的持久壽命更為有利，持久強度提高了，但塑性略有下降。

4討論

GH3044合金在正常熱處理狀態(tài)下，有少量的M,C,和微量的TiN析出。在400℃長期時效后合金的組織變化不大，其力學性能也基本沒有變化。在600℃時效后，合金組織發(fā)生明顯變化，隨著時效時間的延長，合金中顆粒狀的析出相數(shù)量增多，特別是富W的α相（WNiCr）和β相（Ni,W,Cr,)的數(shù)量明顯增多，孿晶數(shù)量明顯減少。經(jīng)800℃時效后合金中的顆粒狀析出相比在600℃下，相同時效時間的析出數(shù)量有明顯的增加。在晶界上MnC相呈鏈狀分布，時效1000h后，晶界上局部的MC相已連成一線，由于碳化物相的補充析出，使得強度有所提高，但塑性隨之下降。在時效前和時效后合金斷口上都存在大量的韌窩，合金的斷裂方式為韌性斷裂。在不同溫度下經(jīng)過不同時間的時效后，合金900℃拉伸以及持久斷口都具有相似的斷裂特征，在基體晶界上出現(xiàn)許多的空洞。由于合金在高溫下晶界比晶內(nèi)的強度低，裂紋在晶界上萌生和擴展。

5結(jié)論

(1）鍛材在400℃分別經(jīng)過100~1000h時效，強化相析出較少，強度和塑性基本沒變化;

(2)在600和800℃下長期時效后，強化相析出較多，強度有所提高，塑性略有下降;

(3）合金鍛材組織和力學性能穩(wěn)定，滿足國內(nèi)外技術(shù)標準的要求，可在800℃以下、1000h以內(nèi)長期使用。