1?前言

GH1131合金是一種以W、Mo、Nb和N等元素進行固溶強化型的鐵基高溫合金，含鎳量為28%,是目前含鎳量最低的高溫合金之一。該合金主要特點是具有較高的熱強性和良好的工藝性能。本文就長鋼三廠對該合金的熱處理溫度的研究予以介紹。

2試驗用料和試驗方法

2.1?試驗用料

本試驗采用的GH1131合金試驗料為非真空感應(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Al、Ti,化學(xué)成分如表1所示。

2.2?試驗方法

GH1131合金是固溶強化型奧氏體合金，為獲得合適的組織與良好的綜合性能，進行了合金的晶粒長大傾向試驗，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。

2.2.1?晶粒長大試驗

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，熱處理后進行金相觀察，測定樣品的硬度，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所示。

熱處理制度為750～900℃×10min時，冷加工狀態(tài)仍消除，金屬再結(jié)晶還沒有開始。920 ℃時在拉長晶粒之間出現(xiàn)小晶粒，合金開始再結(jié)晶。940～1000℃時拉長的大晶粒和小晶粒相混合，再結(jié)晶繼續(xù)進行。當(dāng)熱處理溫度為1020 ℃時，拉長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)晶過程進一步完善。

從熱處理制度與硬度的關(guān)系曲線(圖1)可見，在920℃以后，再結(jié)晶開始，硬度明顯下降。當(dāng)固溶溫度超過1020 ℃時，再結(jié)晶已完成，等軸晶尚未長大，硬度值變化很小。隨后，晶粒長大硬度值急劇下降。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結(jié)果表明，GH1131合金于900 ℃開始再結(jié)晶，1040℃再結(jié)晶完善。

2.2.2?成品熱處理制度的探討

GH1131合金，在冶金廠生產(chǎn)已有幾十年歷史，在熱處理制度方面已作過試驗，對厚度為8～40毫米的冷軋薄板，推薦熱處理制度為1130～1170℃。生產(chǎn)實踐證明，這一熱處理制度能獲得較好的綜合性能。但考慮到鐵基合金的高溫抗氧化性較差，熱處理溫度高時，會增加板面氧化腐蝕。為選擇合適的固溶溫度，進行了成品熱處理制度的研究。以前的工作表明，固溶時間對晶粒度及性能影響不大，因此，只做熱處理溫度對合金主要性能的影響試驗。取厚度為1.5毫米的冷軋板，經(jīng)1000～1200 ℃保溫10公鐘空冷處理后，檢查合金的晶粒度，測試室溫拉伸、900℃高溫拉伸。從表3中可看出：隨熱處理溫度的升高，合金的晶粒不斷長大，高溫拉伸強度增加，900 ℃的拉伸塑性有所降低，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報道，這是由于NbC在晶界上形成連續(xù)薄膜，使得有NbC脆性薄殼的晶界在高溫下對顯微裂紋的萌生和迅速擴展十分有利。

3?對提高900℃拉伸塑性的熱處理制度的探討

取一GH1131合金試片經(jīng)1150 ℃×8分鐘固溶處理后，用金相觀察合金的組織可知，合金中除存在有復(fù)雜面心立方M?C外，還有一次碳化物NbC,它屬于面心立方，以及不規(guī)則塊狀的Z相。

M?C在970 ℃達(dá)到析出高峰。隨固溶溫度的升高略有下降，當(dāng)固溶溫度超過1100 ℃時，M?C相逐漸溶解。在1160℃固溶時，晶界面上僅存在NbC和Z相，更有利于裂紋擴展。根據(jù)較高固溶溫度對形成NbC(面心立方碳化物)有利而較低固溶溫度對形成M?C(復(fù)雜面心立方)碳化物有利，當(dāng)溫度超過1040℃,原來以塊狀形式存在于晶內(nèi)和晶界的NbC也發(fā)生部分溶解，在冷卻時以薄膜狀MC形式析出，合金元素充分固溶，使合金晶內(nèi)強度顯著提高。而晶界析出物的大量減少，同時又析出薄片狀NbC,使合金900℃塑性顯著降低。因此，可以通過1160℃固溶處理1小時爐冷至1050 ℃保溫2～4小時空冷的熱處理工藝，基本消除NbC薄膜，并在晶界上均勻析出中等顆粒的M?C碳化物，形成鏈狀晶界，阻礙晶界裂紋的擴展，提高GH1131的綜合性能。

4結(jié)論

(1)?GH1131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)?GH1131隨熱處理溫度的增高晶粒不斷長大，高溫拉伸強度逐漸增加。

(3)GH1131合金在900℃出現(xiàn)瞬時塑性降低是由于NbC在晶界上形成連續(xù)薄膜。通過1160 ℃保溫一小時爐冷至1050℃保溫2～4小時空冷，可基本消除NbC薄膜。

5?結(jié)論

1 GH536合金焊管，由于采用不加填料的自動氬弧焊工藝，焊縫區(qū)沒有受到氣體和異類合金污染，焊縫區(qū)的成分與基體完全一致。通過軋制變形和固溶再結(jié)晶處理，完全可能實現(xiàn)無縫化的目標(biāo)。

2 GH536合金焊管要達(dá)到消除焊縫鑄態(tài)組織的目的，其總變形量必須大于58%。

3要使GH536合金焊管的力學(xué)性能達(dá)到和超過技術(shù)條件要求，其軋制累計變形量必須達(dá)到77 %。

4經(jīng)軋制變形的GH536合金焊管，要使焊縫和基體金屬都具有均勻一致的細(xì)晶組織，即達(dá)到無縫化的目的，采用1100～1150℃×15min固溶再結(jié)晶處理的制度為宜。