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熱處理制度對GH2132合金組織性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-09-23
GH2132合金是以15Cr-25Ni-Fe為基體，以金屬間化合物γ'相（Ni3AlTi）為強化相的新型低膨脹高溫合金，具有良好的熱硬性，可用于航空發(fā)動機的壓力盤、渦輪盤、葉片、承力環(huán)、機匣、緊固件和板材焊接承力件等。
? ?GH2132合金是以15Cr-25Ni-Fe為基體，以金屬間化合物γ'相（Ni3AlTi）為強化相的新型低膨脹高溫合金，具有良好的熱硬性，可用于航空發(fā)動機的壓力盤、渦輪盤、葉片、承力環(huán)、機匣、緊固件和板材焊接承力件等。GH2132的主要強化相是彌散分布的γ'相，因此熱處理工藝對合金的力學性能具有重要影響。某單位在GH2132合金葉片的生產(chǎn)實踐中，發(fā)現(xiàn)采用標準雙時效制度（900℃×2h，油冷；時效：705℃×16h，空冷；650℃×16h，空冷）對鍛件進行熱處理，出現(xiàn)多批次零件一次熱處理后屈服強度不合格的現(xiàn)象。通過改進合金的鍛造工藝和控制合金中Cr、Ti元素的含量，可以有效提高合金的屈服強度。然而也有研究表明屈服強度不合格現(xiàn)象與熱處理過程中γ'相的析出情況有關，與原材料關系不大。為解決這一問題，一般采用改善熱處理工藝的方式來提高合金的屈服強度。為節(jié)約成本，提高成品率，需研究熱處理制度對GH2132合金組織轉變和性能影響，進而提出改進方案。研究人員系統(tǒng)研究了不同熱處理制度對合金組織和性能的影響，明確熱處理制度與合金力學性能之間的關系。
實驗材料為GH2132合金，采用的熱處理制度主要有兩種：一種是參照GH2132合金標準熱處理制度制定的固溶+時效的熱處理方案；另一種熱處理制度是無固溶處理，鍛造后的合金直接進行時效處理，具體熱處理方案如表1所示。
表1??熱處理制度
?
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試樣編號
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熱處理制度
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固溶+時效
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A
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HA：900℃/2h/OQ+705℃/16h/AC+650℃/16h/AC
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B
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HB：HA+695℃/16h/AC+650℃/16h/AC
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C
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HC：HA+710℃/16h/AC+650℃/16h/AC
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D
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HD：HA+720℃/16h/AC+650℃/16h/AC
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直接時效
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E
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HE：705℃/16h/AC+650℃/16h/AC
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F
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HF：650℃/16h/AC
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????
????采用Thermo-Calc軟件對GH2132合金中可能析出的平衡相進行了熱力學模擬，揭示各相的析出規(guī)律。采用光學顯微鏡觀察熱處理前后合金中析出相和晶粒尺寸，采用S-3400型鎢燈絲掃描電鏡觀察不同熱處理制度下合金中γ'相的數(shù)量、大小和分布情況。并對采用不同熱處理后的樣品在Instronn?5569電子萬能材料試驗機上進行室溫拉伸試驗。試驗結果表明：
（1）GH2132合金熱處理后γ'相的尺寸和數(shù)量均影響合金的強度，當時效溫度處于690～720℃之間時，γ'相具有最佳強化效果。
（2）時效溫度對合金的強度影響較大，隨時效溫度升高，合金的抗拉強度和屈服強度均升高。選擇合適的直接時效工藝，合金的抗拉強度和屈服強度也可以滿足實際生產(chǎn)中的技術要求。
（3）固溶處理對合金強度的影響相比于時效處理較小，但是固溶處理可以調(diào)整合金的晶粒尺寸。采用固溶處理與多次時效處理相結合的熱處理方案既可滿足合金對強度的要求，也可以降低成本，提高合金成品率。
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