前言

GH1016合金是以Fe-Ni為基體，以鉻、鎢和鉬等元素進(jìn)行強化的固溶型變形高溫合金[1],具有良好的抗氧化性和抗冷熱疲勞性能。GH1016合金可在950℃以下長期使用，應(yīng)用于制造航空發(fā)動機(jī)燃燒室板材沖壓件和焊接結(jié)構(gòu)件，是我國自主研發(fā)的鐵基合金之一[2]。20世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)科技工作者[3,4]對GH1016合金750℃拉伸性能的影響因素進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。文獻(xiàn)[3]指出，CH1016合金的Ca+Mg殘余含量控制在0.005%～0.0083%對750℃拉伸塑性大有好處。文獻(xiàn)[4]指出，GH1016合金采用1160℃×40min、爐冷至1050℃×2h空冷處理，合金的750℃拉伸塑性可得到大幅度提高。但是固溶處理溫度對GH1016性能的影響，沒有文獻(xiàn)報道。本文通過不同固溶溫度處理后合金的綜合性能進(jìn)行比較，分析了晶粒度對合金性能的影響，為以后工業(yè)生產(chǎn)的組織控制提供借鑒。

1試驗材料和方法

試驗采用中頻感應(yīng)+電渣工藝生產(chǎn)的GH1016合金，化學(xué)成分如表1所示。錠型為φ360mm,在3150t快鍛機(jī)上鍛造成120mm方坯，然后在方坯上相當(dāng)于1/4對角線的位置沿縱向切取φ15mm拉伸試樣坯料、2mm×2mm×2mm的硬度試樣坯料和金相試樣坯料，分別在980℃、1010℃、1040℃、1070℃、1100℃、1130℃、1160℃共7個溫度下分別固溶處理30min后空冷，熱處理完成后按照試驗要求加工成所需要的試樣。所有的拉伸試樣按照GB/T 228—2002的要求加工成工作部分直徑為φ5.0mm、標(biāo)距為25mm的規(guī)定比例試樣。在GWS-100型拉伸試驗機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸、高溫拉伸以及硬度試驗，室溫拉伸試驗設(shè)定速率為10mm/min,高溫拉伸試驗設(shè)定速率為3mm/min,斷后伸長率和面縮率采用游標(biāo)卡尺測量并計算。每組試樣取三套，所得數(shù)據(jù)為每組數(shù)據(jù)的平均值。測試完成后利用型掃

描顯微鏡對斷口形貌及斷口附近的微觀組織進(jìn)行詳細(xì)表征，并對晶界析出相進(jìn)行微區(qū)分析。金相試樣縱向斷面刨光1mm,依次經(jīng)過320號、600號、1000號、1500號水磨砂紙打磨后進(jìn)行拋光，用1.5g硫酸銅溶液進(jìn)行腐蝕，腐蝕時間60s。腐蝕后用金相顯微鏡按照對比法對晶粒度進(jìn)行評級，用電鏡進(jìn)行組織情況分析。所有硬度試樣檢測按照GB/T 231—2012的要求進(jìn)行，硬度試樣經(jīng)過刨光和磨光后在THBS-3000DB型布氏硬度計上進(jìn)行硬度測試，壓頭直徑φ5mm,試驗力750N。每組三個試樣，每個試樣打三個點，取平均值。

來百度APP暢享高清圖片

2?實驗結(jié)果與討論

2.1?固溶溫度對合金強度的影響

圖1為GH1016合金的強度隨固溶溫度的變化情況。從圖中可以看出，980～1010℃之間，隨著固溶溫度的提高，合金的強度基本不變。1010～1040℃之間，隨著固溶溫度的提高，合金的室溫強度和750℃的抗拉強度迅速下降，750℃屈服強度基本保持不變。1040～1160℃之間，隨著固溶溫度的提高，合金的強度性能基本保持不變750℃屈服強度略有上升。

2.2?固溶溫度對合金塑性的影響

從圖2可以看出，隨著固溶溫度的升高，室溫拉伸伸長率逐步提高。980～1010℃之間，室溫拉伸面縮率隨溫度有下降的趨勢，1010～1130℃之間，室溫拉伸面縮率隨固溶溫度的升高有所升高，1130～1160℃,室溫拉伸面縮率隨固溶溫度升高有所下降。980～1130℃之間，隨著固溶溫度的升高合金的750℃拉伸面縮率逐漸下降，980～1130℃之間，隨著固溶溫度的升高，合金的750℃拉伸伸長率先上升后下降，在1070℃達(dá)到頂點，1130～1160℃之間，隨著固溶溫度的提高，合金的750℃拉伸伸長率和面縮率都有所升高。

2.3固溶溫度對硬度和晶粒度的影響

圖3所示的硬度和晶粒組織隨固溶溫度的變化情況，硬度的變化趨勢基本和強度性能一致。980℃處理時，合金尚未再結(jié)晶；1010℃處理時，合金開始再結(jié)晶；1010～1040℃之間隨著再結(jié)晶的不斷進(jìn)行，伴隨著晶格畸變的消除，合金的強度和硬度不斷下降。1040℃時再結(jié)晶完成，1040～1160℃之間，隨著固溶溫度的提高，合金的硬度基本沒有變化，晶粒度長大也極為緩慢，這主要是由于大量的M?C碳化物在晶界析出，阻礙了晶粒的長大。因此GH1016合金經(jīng)過1160℃處理后晶粒組織仍然十分細(xì)小。

3結(jié)論

(1)?GH1016合金的再結(jié)晶開始和完成溫度分別為1010℃和1040℃,晶粒組織小，1160℃以下處理，隨著固溶的升高晶粒度長大非常緩慢；

(2)?在1010～1040℃固溶處理時，隨著固溶溫度的提高，合金的強度和硬度大幅度下降，塑性有所提高；

(3)在1040～1160℃之間固溶處理時，隨著固溶溫度的提高，合金的強度和硬度基本不變，室溫拉伸塑性有小幅度提高，750℃拉伸塑性先下降后上升，1130℃達(dá)到最低點。