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GH1131鐵基合金gh1131高溫合金gh131鐵基高溫合金

發(fā)布時(shí)間: 2023-02-09  點(diǎn)擊次數(shù): 341次

型號(hào) GH1131


原型號(hào) GH131

GH1131是一種以鎢、鉬、鈮、氮等原素復(fù)合型固溶強(qiáng)化的鐵基高溫合金,含鎳量約為28%,但其熱強(qiáng)性水準(zhǔn)卻與GH3044合金合金具備較好的熱加工工藝可塑性和電焊焊接、冷成形使用性能。關(guān)鍵種類關(guān)鍵設(shè)備有冷軋薄板、熱扎板鋼、棒料、鍍鋅扁鋼和絲材等??捎靡灾谱髟?00~1000℃短時(shí)間工作中的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與在700病理生理學(xué)750℃長(zhǎng)期性工作的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部件。

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熱處理工藝規(guī)章制度:



GH1131高溫合金熱軋鋼板和冷軋薄板為:1130~1170℃,空冷;棒料為:1160℃±10℃,空冷暴力。



G H 1131合金是一種以 W M〇 Nb 和 N 等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化的鐵基高溫合金 m ,常用于我國(guó)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上的高溫零部件制造,經(jīng)固溶熱處理獲得一定的高 溫性能后使用。



傳統(tǒng)方法使用空氣電阻爐進(jìn)行固溶處 理 ,固溶溫度 1 1 4 0丈 ,熱處理后表面產(chǎn)生大量氧化皮, 還存在表面氧化不均勻?qū)е虏煌潭鹊母g等情況,需 在熱處理后增加酸洗、磨修等工序,生產(chǎn)周期長(zhǎng)且易發(fā) 生產(chǎn)品尺寸超差、報(bào)廢等問(wèn)題,嚴(yán)重影響產(chǎn)品研制生產(chǎn) 進(jìn)度。



因此采用真空熱處理替代傳統(tǒng)空氣熱處理,解決熱處理后表面產(chǎn)生氧化皮、不均勻腐蝕等問(wèn)題,提高工 件熱處理質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,以保證產(chǎn)品的研制生產(chǎn)。 以往研究結(jié)果 +3]對(duì) G H 1131高溫合金再結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行 了研究,獲得空氣熱處理單次(丨140 ± 1 0 ) 尤固溶工藝 綜合性能較好,但高溫合金零部件制造過(guò)程往往需要多 道成形及熱處理工序,而針對(duì)該合金真空熱處理以及多 次固溶處理后的組織和性能研究未見(jiàn)報(bào)道。



本 文 以 G H 1 1 3 1高 溫 合 金 為 對(duì) 象 ,開(kāi) 展 單 次 、兩 次 、三次真空固溶處理對(duì)材料的微觀組織及常溫、高溫 力學(xué)性能的影響研究,為該材料復(fù)雜成形過(guò)程提供熱 處理工藝保障。



1 試驗(yàn)材料與方法



G H 1131高溫合金化學(xué)成分如表1 所示,屬于固溶強(qiáng) 化鐵-鎳基高溫合金,N i含量 2 5 % ~ 3 0 % ,是含鎳量較低的 高溫合金,具有較高的熱強(qiáng)性和良好的工藝性能。


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合金在固溶狀態(tài)下,基體為單項(xiàng)奧氏體,固溶時(shí)間 對(duì)晶粒度及性能的影響不大,在 900 t 會(huì)出現(xiàn)塑性降 低 現(xiàn) 象 2]。試 驗(yàn) 采 用 退 火 態(tài) G H 1 1 3 1合 金 ,在 1100 ~ 1170 t 范 圍 內(nèi) 開(kāi) 展 熱 處 理 工 藝 研 究 ,試 樣 尺 寸 為 10 m m x 20 m m x 200 m m ,真空固溶熱處理工藝方案 如 表 2 所 示 ,選 取 1100 - 1170 t 溫 度 范 圍 ,分別進(jìn)行 一 次 、二 次 、三次固溶工藝試驗(yàn),充 氣 壓 力 為 2 bar。熱 處 理 后 觀 察 試 樣 的 顯 微 組 織 ,并 測(cè) 試 其 室 溫 與 高 溫( 9 0 0丈 )的力學(xué)性能。


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2 試驗(yàn)結(jié)果與分析



2.1 顯微組織



圖 1 為 G H 11 3 1高溫合金不同固溶工藝試驗(yàn)后的 顯微組織,可以看出,合金經(jīng)一次真空固溶處理后,組 織晶界清晰,晶 粒 均 勻 完 整 ,且 呈 等 軸 狀 ,晶粒尺寸 3 0 100 p m ,固溶態(tài)組織基本為奧氏體晶粒+ 顆粒狀碳 化物,并伴有少量孿晶,且隨著固溶溫度升高,通過(guò)堆垛 層錯(cuò)生長(zhǎng)而形成的孿晶數(shù)量增多i3],晶粒有增大的趨勢(shì)。



G H 11 3 1高溫合金經(jīng)兩次真空固溶后顯微組織如 圖 1 (d 〇所 示 ,孿晶數(shù)量較一次固溶明顯增多,且晶 粒有所長(zhǎng)大,碳化物顆粒在晶界附近聚集長(zhǎng)大 ;在較高 溫度進(jìn)行二次固溶時(shí)碳化物顆粒長(zhǎng)大明顯,如 圖 1(f) 所示。由以往結(jié)果可知 [I],G H 1 1 3 1合 金 于 9 0 0丈 開(kāi) 始再結(jié)晶,1040 t 再 結(jié) 晶 完 成 ;M 6C 在 970 t 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(guò) 1100 t 時(shí),M 6C 相逐漸溶解,固溶溫度超過(guò)1150 ^C ,僅余 一次碳化物 N bC 以及不規(guī)則塊狀 Z 相。G H 11 3 1高溫 合金經(jīng) 3 次 真 空 固 溶 后 顯 微 組 織 如 圖 l ( g i)所 示 , 固溶后的組織均為奧氏體晶粒,晶界與晶內(nèi)分布黑色 的顆粒狀碳化物,晶 粒 尺 寸  大 增 至 120 (x m ,部分孿 晶也發(fā)生長(zhǎng)大。隨著固溶次數(shù)的增多,孿晶增多,顆粒 碳化物有聚集趨勢(shì),第 一 次 固 溶 后 的 晶 粒 度 6 ~ 8 級(jí) , 經(jīng)兩次及 3 次真空固溶后的晶粒稍有長(zhǎng)大趨勢(shì),但晶 粒度維持在 6 8 級(jí) ,并未出現(xiàn)異常增大。



2 . 2 力學(xué)性能



G H 1 1 3 1高溫合金經(jīng)多次真空固溶處理后的室溫 力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能見(jiàn)表3 ,經(jīng)一次真空固溶處 理后,隨固溶溫度升高,常溫抗拉強(qiáng)度稍有降低,塑性 提高;1100 t — 次真空固溶后高溫強(qiáng)度稍低,為 182 MPa, 1130 T 固溶時(shí)高溫強(qiáng)度為190 MPa,伸長(zhǎng)率為7 9 . 6 % ~ 82. 1 % ,隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒不斷長(zhǎng)大, 高溫抗拉強(qiáng)度增加,這 是 由 于 N bC 在晶界上形成連續(xù) 薄膜,使 得 有 N bC 脆性薄膜的晶界在高溫下對(duì)顯微裂 紋的萌生和迅速擴(kuò)展十分有利 [1]。經(jīng)兩次真空固溶 處理后,室溫抗拉強(qiáng)度有所降低,在 807 ~ 8 1 0 M P a范圍 內(nèi),隨著固溶溫度的升高,高溫抗拉強(qiáng)度增加,塑性不 降低。



而 3 次真空固溶處理后室溫抗拉強(qiáng)度稍有降 低 , 為 783 MPa,伸 長(zhǎng) 率 42. 5 % ; 高溫抗拉強(qiáng)度繼 續(xù)提高,可 達(dá) 200 MPa,伸長(zhǎng)率保持在70. 5 % ~ 76. 4 % 。 綜合比較,經(jīng) N3-l(1 1 0 0 t + 1 1 3 0 t + 1 1 7 0 T ) 真空 固溶處理后,G H 1 1 3 1 合金的高溫性能較佳。



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3 結(jié)論



1 GHl 1 3 1高溫合金真空熱處理后表面質(zhì)量好, 呈銀白色金屬光澤、無(wú)氧化,熱處理后可減少酸洗、磨 修工序,替代傳統(tǒng)空氣熱處理具有明顯優(yōu)勢(shì)。



2 G H 1 1 3 1 高溫合金隨著真空固溶次數(shù)的增多,晶粒稍有長(zhǎng)大趨勢(shì)、孿晶增多,經(jīng)多次真空固溶后晶粒 度維持在 6 ~ 8 級(jí) 。



3 G H 11 3 1 高溫合金經(jīng)3 次真空固溶處理后,室 溫抗拉強(qiáng)度超過(guò)783 MPa,高溫抗拉強(qiáng)度超過(guò)194 MPa。 經(jīng) 1100 丈 + 1 1 3 0 T + 1 1 7 0 = (分別保溫 20 min)3 次 真空固溶處理后,室溫抗拉強(qiáng)度為794 MPa,9 0 0 t 高 溫抗拉強(qiáng)度達(dá)200 MPa。





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