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GH2036合金盤坯亮斑問題及解決方法研究
GH2036合金主要用于600℃~650℃的渦輪盤,合金是以VC、M23C6為主要強(qiáng)化相的鐵基高溫合金,并含有少量的Mo、Nb,合金的自身特點(diǎn)碳化物較多,易形成碳化物偏析,形成亮斑狀缺陷。科研人員主要從鍛造工藝入手,改善合金的碳化物偏析問題。
選取存在亮斑的盤件,將亮斑部位局部解剖,在亮斑部位取樣對亮斑組織采用高倍分析、JSM-5600LV掃描電鏡+INCA能譜儀進(jìn)行分析,分析亮斑組織具體成分組成及分析形成原因。
對正常區(qū)與“亮斑”區(qū)進(jìn)行選區(qū)成分對比分析,GH2036合金亮斑中富Mo、V和Cr等,主要以M6C、Laves等相形式的存在于晶界上,且數(shù)量多,尺寸大。亮斑區(qū)和正常區(qū)有不同形狀的析出物,正常組織的析出物為顆粒狀,它彌散分布在枝晶內(nèi)部為VC相,而亮斑區(qū)域的顆粒狀析出相主要表現(xiàn)為由枝晶內(nèi)往晶界處密集析出,也有少量彌散分布在枝晶間的片狀相之間。亮斑區(qū)中的顆粒比正常區(qū)顆粒大而多,而且有不少小顆粒已經(jīng)聚集或長大成大顆粒。
GH2036合金靠體積分?jǐn)?shù)約1%的二次VC顆粒分布在奧氏體基體進(jìn)行沉淀強(qiáng)化,并有可能形成M23C6、M6C和MC。M23C6中M是以Cr元素為主,有少量的Fe、Mo、Ni取代部分Cr原子。其存在的溫度范圍650℃~1100℃,因此一次M23C6型碳化物基本在鍛造過程中溶解,然后時(shí)效過程中析出均勻細(xì)小的二次M23C6;M6C在高溫合金中存在溫度為760℃~1150℃,在含大量Mo和W的合金中形成,資料認(rèn)為Mo+1/2W≥6%,就能形成M6C,否則形成M23C6;因此M23C6和M6C?都不是GH2036合金中形成亮斑的主要碳化物。可推斷GH2036合金中亮斑形成原因主要以MC為主,并有部分氮化物和碳氮化物,通過能譜分析結(jié)果來看,M主要是Nb、V、Mo和殘余Ti等。一次MC形成在合金凝固過程中,非常穩(wěn)定,具有穿晶和沿晶形態(tài),大量分布在枝晶間。資料顯示,要使一次NbC完全固溶到奧氏體基體中,至少需要1190℃的溫度和一定的時(shí)間,并且GH2036合金中殘余的N元素同樣與Nb形成NbN,其與NbC性質(zhì)類似。因此要使一次MC完全固溶到基體至少需要1200℃的溫度和一定時(shí)間。為了在鍛造過程中充分破碎一次碳化物,GH2036合金采用多次鐓粗拔長鍛造工藝。考慮到其在1200℃時(shí)塑性最佳,鍛造工藝在多次鐓拔過程中間火次增加一次高溫鍛造,鍛造加熱溫度≥1200℃,并長時(shí)間保溫,使鋼錠中的一次MC充分固溶到基體中。
采用多火次鐓拔,中間火次高溫鍛造的方式生產(chǎn)的GH2036合金盤坯經(jīng)低倍檢驗(yàn),無大塊亮斑現(xiàn)象,并且超聲波探傷結(jié)果大幅度改善,可以間接說明組織均勻性有所改善。試驗(yàn)分析表明:
(1)GH2036合金低倍亮斑形成原因主要是一次MC和氮化物的偏聚。
(2)通過增加中間高溫鍛造道次,使碳化物在鍛造過程中先溶解再彌散析出,可以有效消除GH2036合金鍛件上的亮斑。作為值得信賴的合作伙伴和高品質(zhì)金屬合金的半成品供應(yīng)商,艾荔艾擁有完善的服務(wù)體系和專業(yè)的團(tuán)隊(duì)。在同客戶交易的過程中,我們力求根據(jù)不同的應(yīng)用需求將我們的產(chǎn)品做到精益求精。針對當(dāng)前和未來的市場需求,艾荔艾致力于為客戶提供最佳的金屬材料解決方案。
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