緊固件用高溫合金的化學(xué)成分見表70-13。表中有一種鐵基沉淀強(qiáng)化高溫合金GH2132 ( A286)，兩種冷加工形變強(qiáng)化和馬氏體強(qiáng)化相結(jié)合的鈷基合金 MP35N和GH6159合金，兩種固溶強(qiáng)化鎳基高溫合金GH3030和 GH3044,6種y相沉淀強(qiáng)化鎳基合金GH4169、GH4141、GH4738、GH4080、GH4133和 GH4133B。

這些合金中化學(xué)成分最具特色的是兩種鈷基合金。它們以Co-Ni y奧氏體為基體，并加入20%左右的Cr改善抗氧化和抗腐蝕性能，加入7%~10%的 Mo進(jìn)行固溶強(qiáng)化。GH6159合金還加入了9%Fe進(jìn)行固溶強(qiáng)化，同時(shí)可降低成本。加入了3.6% ( Ti+Al+Nb)形成y'-NijsX相進(jìn)行沉淀強(qiáng)化。所以兩種鈷基合金具有超高強(qiáng)度、良好的塑性和應(yīng)力腐蝕抗力。

70.3.2緊固件用高溫合金的組織

緊固件用不同牌號(hào)高溫合金的組織,大多已在渦輪機(jī)匣用高溫合金一節(jié)中介紹過。GH4080A(NimonIc80A)與GH4133和GH4133B合金的組織基本相同,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理后y基體中含有15%左右的細(xì)小球形y'相,晶界上分布有鏈狀Mg;C6相,晶內(nèi)還有少量MC夾雜物相。下面將重點(diǎn)介紹鈷基高溫合金GH6159(MP159)的微觀組織。

GH6159合金采用低溫形變熱處理。在1040~1055℃，4~8h，水冷固溶處理后，在室溫進(jìn)行48%冷拔變形，再經(jīng)650~675℃，4~-4.5h，空冷的時(shí)效處理。固溶處理后由y單相奧氏體等軸晶構(gòu)成，晶內(nèi)有退火晶。經(jīng)48%冷變形后，除晶粒發(fā)生明顯變形外，晶內(nèi)增加了許多細(xì)微的“條帶”，并在某些區(qū)域內(nèi)形成縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)格。對電子衍射照片仔細(xì)分析，證明這些條帶主要是FCC機(jī)械孿晶，而HCP的s相數(shù)量極少，所以形變時(shí)主要產(chǎn)生機(jī)械孿晶，引起強(qiáng)度大幅度提高。最后經(jīng)650℃,4h,AC時(shí)效處理后，即標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的組織中除發(fā)現(xiàn)機(jī)械孿晶和s相外,還發(fā)現(xiàn)有y'-Ni;X超點(diǎn)陣相析出,引起進(jìn)一步強(qiáng)化。有文獻(xiàn)介紹GH6159合金的特點(diǎn)是利用冷變形，首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片狀e相來阻止位錯(cuò)的長程運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)化，這是錯(cuò)誤的。其錯(cuò)誤在于冷變形產(chǎn)生的交叉網(wǎng)狀分布的條帶不是HCP的s相，而是FCC的機(jī)械孿晶。之所以錯(cuò)，作者認(rèn)為是因?yàn)殡娮友苌湔掌难苌浒唿c(diǎn)即可分析為HCP的s相，又可以分析為FCC的機(jī)械孿晶。不經(jīng)過仔細(xì)分析與區(qū)分，很容易就把這些衍射斑點(diǎn)誤判為s相。詳細(xì)的分析請參看本冊書第四十七章。

固溶狀態(tài)GH6159合金在650℃長期時(shí)效過程中y相析出起顯著的硬化作用，時(shí)效至300h 的硬度高于30HRC。48%形變狀態(tài)的GH6159合金在650℃長期時(shí)效過程中y'相析出不均勻，出現(xiàn)許多的y'貧化區(qū)，使y'的長大對合金性能影響很小。而形變產(chǎn)生的孿晶和s相仍然存在，二次s相大量形成，在晶界和亞晶界上析出的可能包含u相和o相的塊狀相，保證合金具有高強(qiáng)度、高硬度和一定的韌性。y相和釘軋?jiān)诰Ы绾蛠喚Ы缟系膐和u相保證了合金高溫長期性能穩(wěn)定性21]。

GH6159合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織以及650℃長期時(shí)效過程中的組織變化已在本冊書第四十七章詳細(xì)進(jìn)行了介紹。GH6159合金在800℃的時(shí)效硬化曲線見圖70-12[22]。可見GH6159合金固溶狀態(tài)在800℃時(shí)效過程中迅速硬化，10h達(dá)到硬化峰值，隨后產(chǎn)生過時(shí)效，硬度緩慢下降，最后近似一水平線。固溶處理再經(jīng)48%形變后的合金在800℃時(shí)效，硬度迅速提高，在小于2h就達(dá)到峰值。隨后過時(shí)效，硬度降低,逐漸維持在某一硬度水平。

GH6159拉伸強(qiáng)度：