引?言

Inconel718合金(相當(dāng)于中國的GH4169合金)是一種含鈮、鉬的沉淀硬化型鎳-鉻-鐵基高溫合金，該合金在高溫、應(yīng)力、腐蝕環(huán)境下具有良好的力學(xué)性能(高強(qiáng)度、良好的韌性)和耐腐蝕性能[],在650 ℃以下的屈服強(qiáng)度在目前的變形高溫合金中是最高的；并且該合金具有良好的抗疲勞、抗氧化性能，以及良好的加工性能和焊接性能，是海洋鉆采裝備采油樹以及耐高溫高壓H?S/CO?腐蝕井口裝備油套管的常用材料。

Inconel718合金的組織為奧氏體，沉淀硬化后生成的強(qiáng)化相γ'-Ni?Al和γ"-Ni?Nb]使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在熱處理過程中于晶界處生成的δ相使之具有較佳的塑性。目前針對該合金固溶處理工藝的研究有很多，而關(guān)于時(shí)效工藝對其組織性能影響的研究鮮見報(bào)道。優(yōu)良性能的獲得需要經(jīng)過一定的固溶和時(shí)效處理，因此，作者在不同固溶和時(shí)效工藝下對Inconel718合金進(jìn)行熱處理，研究了固溶溫度、時(shí)效溫度和時(shí)間對其顯微組織和力學(xué)性能的影響，并得到了較佳的固溶時(shí)效工藝。

后首先進(jìn)行(920～1060℃)×1.5 h的固溶處理，水冷后再進(jìn)行(650～850℃)×8h的時(shí)效處理，最后以50℃·h?'的冷速冷至620℃,保溫8h后空冷至室溫。研究固溶溫度和時(shí)效溫度對其組織與力學(xué)性能的影響。

1試樣制備與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料為熱鍛、車光后的Inconel718合金，其尺寸為φ100mm×260 mm,化學(xué)成分如表1所示。采用線切割制得+16 mm×260 mm的拉伸試樣和10.5mm×10.5mm×260mm的沖擊試樣；然后首先進(jìn)行(920～1060℃)×1.5 h的固溶處理，水冷后再進(jìn)行(650～850℃)×8h的時(shí)效處理，最后以50℃·h?'的冷速冷至620℃,保溫8h后空冷至室溫。研究固溶溫度和時(shí)效溫度對其組織與力學(xué)性能的影響。

為研究時(shí)效時(shí)間對力學(xué)性能的影響，將在1020℃固溶1,5h的試樣在750℃下進(jìn)行6h和10 h的時(shí)效處理。

在SHT 4605D型電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，采用引伸計(jì)測屈服強(qiáng)度R2;采用V型缺口試樣，在RKP450型擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫沖擊試驗(yàn)，沖擊吸收功取3個試樣的平均值；采用452SVd型數(shù)顯維氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度測試，加載載荷為98N,加載時(shí)間為10 s;采用Axi006型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行組織觀察，腐蝕溶液由分析純的鹽酸和酒精按體積比為1:1配制而成，并加入了一定量的氯化銅(分析純)。

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1?固溶溫度對顯微組織的影響

從圖1看出，隨固溶溫度升高，合金的奧氏體晶粒逐漸長大；固溶溫度低于960℃時(shí)，組織為奧氏體基體和δ相；隨著固溶溫度升高，δ相逐漸溶入到奧氏體基體中；當(dāng)固溶溫度達(dá)到1040℃后，δ相全部溶入奧氏體中，呈單一的奧氏體組織。

由圖2可知，當(dāng)固溶溫度較低時(shí)，合金中存在相，在750 ℃時(shí)效后δ相依然存在，且含量較多，γ"相含量相對較少；隨著固溶溫度升高，δ相溶入奧氏體中，時(shí)效后強(qiáng)化相γ以及γ"逐漸沿晶界析出團(tuán)；當(dāng)固溶溫度達(dá)到1000 ℃時(shí)，時(shí)效后析出相最多，并且呈細(xì)小彌散狀分布在晶粒內(nèi)及晶界上，強(qiáng)化效果達(dá)到最佳；當(dāng)固溶溫度超過1020 ℃時(shí)，時(shí)效后析出的強(qiáng)化相(γ'和γ相)數(shù)量不再增多，但奧氏體晶粒長大比較明顯?？梢姡m宜的固溶溫度為1000～1020℃。

2.2固溶時(shí)效工藝對硬度的影響

從圖3可以看出，對于未時(shí)效處理的合金，隨著固溶溫度升高，硬度呈下降的趨勢。這是因?yàn)殡S著固溶溫度升高，合金中未溶的第二強(qiáng)化相(y'和γ"相)逐漸溶入到奧氏體基體中，彌散強(qiáng)化作用減弱，故而導(dǎo)致合金的硬度下降。此外，隨著固溶溫度升高，晶粒尺寸增大，晶界的強(qiáng)化作用減弱，這也會導(dǎo)致硬度下降。與時(shí)效前的相比，750 ℃時(shí)效后的合金具有更高的硬度，時(shí)效后的硬度與固溶溫度也密切相關(guān)，時(shí)效后的硬度隨固溶溫度升高呈先升高后降低的趨勢，在固溶溫度為1000 ℃時(shí)，合金的硬度最高，為456 HV10。

由圖4可見，在不同溫度固溶及相同溫度時(shí)效處理后，合金的硬度隨固溶溫度升高呈先升后降的趨勢；在相同溫度固溶和不同溫度時(shí)效處理后，合金的硬度隨時(shí)效溫度升高亦呈先升后降的趨勢，750 ℃度時(shí)效后的硬度均最大，所以最佳的時(shí)效溫度為750℃。

2.3?固溶時(shí)效工藝對拉伸和沖擊性能的影響

由圖5可見，在不同溫度固溶處理后，合金的強(qiáng)度隨固溶溫度升高而降低，沖擊吸收功則逐漸增加；在不同溫度固溶和750 ℃時(shí)效處理后，合金的強(qiáng)度隨固溶溫度升高而先升高后降低，沖擊吸收功則先逐漸增大，且當(dāng)固溶溫度超過980 ℃后急劇增大。

由表2可見，時(shí)效處理6h后，合金的屈強(qiáng)比(R0.z/Rm)很低，為0.66;隨著時(shí)效時(shí)間延長至10 h,強(qiáng)度、塑性和韌性指標(biāo)均有所提高，屈強(qiáng)比提高顯著?？梢?，時(shí)效處理的時(shí)間不能太短，至少要10 h以上。

3結(jié) 論

(1)在不同溫度固溶處理后，Inconel718合金的硬度隨固溶溫度升高不斷下降；再經(jīng)時(shí)效處理后，合金的硬度明顯提高。