GH1131合金热处理工艺

GH1131合金是一种以W、Mo.Nb和N等元素进行固溶强化型的铁基高温合金,含镍量为28%是目前含镍量低的高温合金之一。该合金主要特点是具有较高的热强性和良好的工艺性能,因此在航空发动机和火箭发动机上得到广泛的应用。本文该合金的热处理温度的研究予以介绍。

试验用料和试验方法

本试验采用的 GH1131合金试验料为非真空感应＋电渣重熔双联工艺生产。其化学成分中不含易氧化元素AI、Ti,化学成分如表1:

GH1131合金是固溶强化的奥氏体合金,为获得适合的组织与良好的综合性能,进行了合金的晶粒长大倾向试验,研究了合金的固溶温度与性能的关系,确定了GH1131合金的热处理制度。

从厚度为1.5mm的冷轧薄板上切取金相样品,经不同温度保温10分钟,热处理后进行金相观察,测定样品的硬度,用显微组织分析研究了合金的再结晶过程。结果如表2及图1、2。

热处理制度为750℃ ~ 900℃时,冷加工状态仍未消除,金属再结晶还没开始。920℃时在拉长晶粒之间出现小晶粒,合金开始再结晶。940℃ ~ 1000℃拉长的大晶粒与小晶粒相混合,再结晶继续进行。当热处理温度为1020℃时，拉长晶粒全部被等轴晶所代替,再结晶基本完成,随着热处理温度再提高,再结晶过程进一步完善。

从热处理制度与硬度的关系曲线可见,在920℃以后,再结晶开始硬度明显下降,当淬火温度超过1020℃时,再结晶已完成,等轴晶尚未长大,硬度值变化很小。随后晶粒长大硬度值急剧下降。在1100℃ ~ 1160℃范围内,合金晶粒度变化不大,硬度值也趋于平稳。以上不同方法所得试验结果表明,GH1131合金于900℃开始再结晶,1040℃再结晶完善。

通过以上的实验分析可以得出以下几点结论:

(1)CH1131合金成品热处理温度控制在1140±10℃范围内为最佳,有良好综合性能。

(2) CH1131随热处理温度升高晶粒不断长大,高温拉伸强度逐渐增加。

(3)CH1131合金在900℃出现瞬时塑性降低是由于NbC在晶界上形成连续薄膜。可通过1160℃保温一小时炉冷至1050℃保温2~4小时空冷可基本消除NbC薄膜。