热处理对GH6783合金拉伸性能的影响

用低膨胀高温合金做薄壁静子结构部件,如机匣、密封环等,可使控制部件间隙简单易行,降低发动机重量和成本,提高飞机性能1.。在现有低膨胀高温合金中, IN783合金密度低,同时还具有良好的抗氧化性和抗缺口敏感性能。该合金调整Ni,Fe和Go 的比率,加入y相组成元素Nb和Ti,并将Al含量提高到5.4% ,形成了y-Y'-β三相共存的组织;同时添加3%的Cr ,在不显著影响热膨胀性能的条件下,来提高抗氧化和抗盐雾腐蚀能力。

相对于其它低膨胀合金, IN783合金的室温和高温拉伸塑性较高，强度较低']。IN783的标准热处理制度中采用了和IN718合金相同的时效制度,但 IN783合金Al含量要高于IN718 ,其相析出行为也会有所不同。对IN783合金热处理的研究[3.4]表明,改变热处理制度对IN783合金的拉伸.持久和疲劳性能都有影响。但针对IN783合金的热处理保温时间和冷却速率方面的研究更少。

本文重点考察了改变热处理制度对拉伸性能的影响。

用真空感应熔炼10kg 锭,经均匀化退火.锻造最后轧成p18mm圆棒。试验用料设计成分( wt - %)为:Fe( bal. ) , Ni(28.5 ) ,Co(34.0 ) ,Cr(3.0 ),Al(5.4 ),Nb(3.0 ) , Ti(0.1 ),c(0. O1 )。

切取试样,分别进行以下热处理,研究对650℃拉伸、室温拉伸性能的影响:(1)在1150℃固溶1 h,水冷;在845保温4h,空冷;再分别在740℃,720°℃,700℃,675℃保温8h后,以55℃/h冷速炉冷到621℃ ,再在621℃保温8h后空冷。比较高温固溶产生大晶粒后,第二阶段时效开始温度对拉伸性能的影响。(2)在1115℃固溶1 h,水冷;在845℃保温4h,空冷;再在721℃分别保温20、1 4,8 ,4h,以55℃/h冷速炉冷到621℃,再在621℃保温8h后空冷。比较低温固溶小晶粒时,721℃时效时间对拉伸性能的影响。(3)在1115℃固溶1h,水冷;在845℃保温4h ,空冷;再在721℃保温8h后分别以①空冷.255℃/h炉冷到621 ℃后再空冷,355℃/h炉冷到621℃,再在621℃保温8h,空冷。考察721℃时效后,不同冷却速率对性能的影响。

实验结果

当固溶温度较高( 1150℃)时,第二阶段开始时效温度对合金650℃拉伸性能的影响见图1。可见,随着第二阶段开始时效温度的提高,合金的屈服强度和抗拉强度小幅上升,屈服强度在590 - 61 0MPa间,抗拉强度在830 -865MPa间,塑性在高于721 ℃时效降低明显,都高于20%当固溶温度较低(1115℃)时,第二阶段时效开始温度为721℃时，保温时间对合金室温和650℃拉伸性能的影响见图2和图3。随着时效时间延长,室温拉伸屈服强度缓慢升高,但抗拉强度有缓慢降低的趋势;室温拉伸延伸率有逐渐降低趋势,但断面收缩先增加后降低(图2)。在721℃时效8h时,650℃强度最高,而后降低非常缓慢。650℃塑性也出现先增加后降低的趋势,峰值出现在14h时。相比于图1 a ,低温固溶后的650℃强度整体高于高温固溶状态。综上选择721℃保温8h做为第一阶段y'时效条件对室温和650℃拉伸性能较为有利。

721℃时效8h后,不同冷速对室温强度的影响如图4所示。当时效后的冷速由空冷调整为炉冷到621℃再空冷后,强度有明显增加,屈服强度由730MPa增加到790MPa,抗拉强度由1150MPa升高到1200MPa;断面收缩率稍有增加,延伸率变化不大。当在621℃保温8h后,屈服强度和抗拉强度再增加30MPa ,塑性变化不大。

相比于固溶温度为1150℃时,固溶温度为1115℃时,合金的拉伸强度更高,塑性无明显变化。第二阶段时效温度升高,强度缓慢增加，塑性逐渐降低。第二阶段时效时间延长后,室温和650℃强度先增加逐渐降低,塑性缓慢降低。721℃时效后冷速变慢对强度有利。在721 ℃时效8h后以55℃/h冷速炉冷到621℃再保温8h 后,空冷可以使CH6783合金获得良好的强度和塑性配合。