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GH4099鎳鉻基高溫合金大棒材炸裂原因及解決方法
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-05
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀強化型高溫合金，合金加入鎢、鉬和鈷等元素進行固溶強化，加入Al、Ti元素形成時效強化相。合金板材主要用于制造航空發動機可調噴口殼體、加力筒體等零部件；軋制棒材用于制造航空發動機壓氣機葉片；鍛制棒材已用于制造大型燃氣輪機結構部件。
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀強化型高溫合金，合金加入鎢、鉬和鈷等元素進行固溶強化，加入Al、Ti元素形成時效強化相。合金板材主要用于制造航空發動機可調噴口殼體、加力筒體等零部件；軋制棒材用于制造航空發動機壓氣機葉片；鍛制棒材已用于制造大型燃氣輪機結構部件。GH4099Φ350mm大棒材用于生產地面燃氣機。某廠首次生產GH4099合金大規格棒，在技術和工藝方面都不成熟。生產的兩爐GH4099合金Φ350mm棒材出現整支縱向炸裂現象，該公司聯合高等院校對棒材炸裂的原因進行分析探究，為進一步改進工藝并生產出合格的產品提供理論依據。
GH4099合金大棒材生產工藝說明：真空感應爐冶煉＋真空自耗重熔→4500t壓機采用兩次鐓粗兩次拔長→鍛造至440mm八角→表面修磨后轉精鍛機生產（加熱溫度1160℃，開鍛表面溫度928℃）→第一趟鍛至Φ425mm，表面良好（表面溫度915℃）→第二趟鍛至Φ411mm，表面溫裂紋（表面溫度903℃）→第三趟一端鍛至Φ390mm，表面產生很嚴重的橫向裂紋（表面溫度降至880℃），甩出后空冷→在修磨過程中棒材沿中心縱向炸裂。
首先采用光學偏光顯微鏡和掃描電鏡觀察斷口形貌；然后對缺陷處以及基體組織上選取幾點進行能譜分析化學成分；利用光學顯微鏡分別觀察棒材表面、試樣及棒材心部炸裂面及其顯微組織形貌；利用有限元數值模擬GH4099棒材徑向鍛造過程，對棒材從表面到心部的溫度場和應力應變進行分析。分析研究結果表明：
（1）GH4099合金成分偏析，低熔點元素Al、S、Si、O在晶界處偏聚，形成低熔點相，是裂紋產生的根源。
（2）裂紋源在快鍛開坯過程中在鋼錠心部沿晶界萌生，徑向鍛造及冷卻過程中裂紋延伸，殘余應力釋放導致棒材炸裂。
（3）通過工藝改進措施：在鍛造前鋼錠進行均勻化處理，減少成分偏析；鍛造后棒材采用緩冷處理，或是增加一次去應力退火工藝，GH4099合金大棒材炸裂問題得到有效解決。
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