GH3625合金冷拔变形对组织和性能的影响

GH3625合金是以C、Mo、Nb为主要强化元素的固溶强化型镍基高温合金,具有优良的抗腐蚀性能和综合力学性能1-3。通过冷加工硬化可以进一步提高合金强度。本文对GH3625合金冷拔工艺进行研究,分别揭示了不同减面率以及不同变形道次对合金组织和性能的影响。进一步明确了影响该合金冷拔材组织和性能的因素。

采用GH3625合金作为研究对象，一方面是因为该合金在石油化工领域有广阔的应用前景;另一方面其作为固溶强化型高温合金的典型代表，为更好的掌握其它多种高温合金冷加工硬化后组织和性能变化规律提供了试验数据，对未来的生产具有较强的指导意义。

试验采用的GH3625合金试验料采用真空感应+电渣工艺生产成180mm电渣锭，经过多次轧制开坯后在960℃条件下进行40min的软化退火，然后磨光成16.58mm冷拔坯料。

坯料经过草化、上皂后在20吨双链式冷拔机上以10.32米每分钟的速度按不同的减面率将各试验料拔制成材，本次试验共采用了7种不同的变形工艺，具体变形工艺和室温性能检验结果如表1所示。其中代号6和代号7经过两到三次连续冷拔，中间不经过退火处理。

在拉伸性能检浏过程中为避免产生由于试样体积不同而导致的性能差异，所有拉伸性能测试样品统一采用工作部分直径为5mm,标距为25mm的规定比例试样。室温拉伸在 GwS-100型拉伸试验机上进行，拉伸试验速率设定:在弹性变形范围内为3mm/min，超过屈服点后,在塑性变形范围内拉伸速率调整10mm/min。硬度测试试样经过磨光后在TH300型洛氏硬度机上进行横向硬度检验,各试样的工作部分均取在相当于冷拔试验料的中心部位。每组测试包括三个试样，所得数据为每组数据的平均值。

不同减面率对合金组织和硬度的影响

图1所示为减面率为24.7%的试样纵向显微组织照片,从图中可以看出试样径向晶粒尺寸存在明显的梯度差异,从试样中心到试样边缘，晶粒尺寸逐渐减小、细化,呈明显破碎形貌，晶粒沿轴向拉长,说明冷拔加工过程是一个从外向内逐渐渗透的过程。

随后取试样横截面进行了洛氏硬度检测,测试结果如表1所示，减面率在19%-32%之间变化时,随着减面率的增加，合金的硬度稳定增长，但增加幅度不大。

不同减面率对合金拉伸性能的影响

合金在冷变形过程中晶粒被拉长,产生位错胞状组织和形变孪晶等形变组织使位错运动阻力增加,从而产生加工硬化。加工硬化是指由塑性变形引起的强度升高，塑性降低的现象。冷拔时金属发生塑性变形，晶体内部有多个滑移系启动,位错运动彼此拦截形成位错塞积团，位错形成阕值升高,这一系列过程促使位错的可动性降低,晶体中的位错密度显著增加，因而导致了金属材料硬度、强度值的提高圆。

为进一步分析减面率与不同冷拔工艺对试样组织与性能的影响,将表1中的试验样品进行分组,7组试样的试验结果分成两类进行比教分析·w弟一类为代号4、代号6和代号7，分别经过一次、两次和三次冷拔，但具有相同的总减面率;第二类为代号1、代号2、代号3、代号4和代号5，都经过一次冷拔，但减面率逐步增加。对于第一类试样,其相应的拉甲强度3.4服强度(ooz）和延伸率如图2所示。结果衣明:3个代号试样的抗拉强度和屈服强度相差很小，基本保持在同一水平，但屈服比oo.zlo略有上升。同时还可以观察到延伸率随冷拔次数的增加而有严式高。这是因为塑性变形是不可恢复的，因此它与变形过程有关。在冷拔过程中，变形总是遵循最小阻力定律的原则，在总减面率相同的情况下，适当增加变形次数，减小每次变形的减率:符候社版孝长晶粒向试样轴向的扭曲恢复，增加试样在拉伸过程中受正应力的晶粒比例，从微观上讲可以促进合金从外到内不同部位的均匀变形,减小在拉伸试验过程中局部应力集中产生裂纹的倾向，最终表现为宏观的塑性改善。

图3显示的是第二类试样强度和延伸率随冷拔减面率的变化曲线。从图中可以看出在随着减面率增加合金抗拉强度和屈服强度几乎呈线性增长，且屈服比co2/o值逐渐增加。屈服强度和抗拉强度逐步接近，延伸率则随着减面率的增加而迅速降低。

在试验范围内，合金的抗拉强度和屈服强度都近似符合表达式o=oo+100K*Ao—冷拔材抗拉强度或者屈服强度,MPa。—与合金冷拔坯料抗拉强度和屈服强度相关的基值，对于本试验采用坯料，计算抗拉强度是时取784MPa，计算屈服强度时o取573MPa。