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GH1131鐵基合金gh1131高溫合金gh131鐵基高溫合金

發布時間: 2023-02-09  點擊次數: 672次

型號 GH1131


原型號 GH131

GH1131是一種以鎢、鉬、鈮、氮等原素復合型固溶強化的鐵基高溫合金,含鎳量約為28%,但其熱強性水準卻與GH3044合金合金具備較好的熱加工工藝可塑性和電焊焊接、冷成形使用性能。關鍵種類關鍵設備有冷軋薄板、熱扎板鋼、棒料、鍍鋅扁鋼和絲材等。可用以制作在700~1000℃短時間工作中的沖壓發動機與在700病理生理學750℃長期性工作的飛機發動機的高溫部件。

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熱處理工藝規章制度:



GH1131高溫合金熱軋鋼板和冷軋薄板為:1130~1170℃,空冷;棒料為:1160℃±10℃,空冷暴力。



G H 1131合金是一種以 W M〇 Nb 和 N 等元素進行固溶強化的鐵基高溫合金 m ,常用于我國火箭發動機上的高溫零部件制造,經固溶熱處理獲得一定的高 溫性能后使用。



傳統方法使用空氣電阻爐進行固溶處 理 ,固溶溫度 1 1 4 0丈 ,熱處理后表面產生大量氧化皮, 還存在表面氧化不均勻導致不同程度的腐蝕等情況,需 在熱處理后增加酸洗、磨修等工序,生產周期長且易發 生產品尺寸超差、報廢等問題,嚴重影響產品研制生產 進度。



因此采用真空熱處理替代傳統空氣熱處理,解決熱處理后表面產生氧化皮、不均勻腐蝕等問題,提高工 件熱處理質量,縮短生產周期,以保證產品的研制生產。 以往研究結果 +3]對 G H 1131高溫合金再結晶過程進行 了研究,獲得空氣熱處理單次(丨140 ± 1 0 ) 尤固溶工藝 綜合性能較好,但高溫合金零部件制造過程往往需要多 道成形及熱處理工序,而針對該合金真空熱處理以及多 次固溶處理后的組織和性能研究未見報道。



本 文 以 G H 1 1 3 1高 溫 合 金 為 對 象 ,開 展 單 次 、兩 次 、三次真空固溶處理對材料的微觀組織及常溫、高溫 力學性能的影響研究,為該材料復雜成形過程提供熱 處理工藝保障。



1 試驗材料與方法



G H 1131高溫合金化學成分如表1 所示,屬于固溶強 化鐵-鎳基高溫合金,N i含量 2 5 % ~ 3 0 % ,是含鎳量較低的 高溫合金,具有較高的熱強性和良好的工藝性能。


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合金在固溶狀態下,基體為單項奧氏體,固溶時間 對晶粒度及性能的影響不大,在 900 t 會出現塑性降 低 現 象 2]。試 驗 采 用 退 火 態 G H 1 1 3 1合 金 ,在 1100 ~ 1170 t 范 圍 內 開 展 熱 處 理 工 藝 研 究 ,試 樣 尺 寸 為 10 m m x 20 m m x 200 m m ,真空固溶熱處理工藝方案 如 表 2 所 示 ,選 取 1100 - 1170 t 溫 度 范 圍 ,分別進行 一 次 、二 次 、三次固溶工藝試驗,充 氣 壓 力 為 2 bar。熱 處 理 后 觀 察 試 樣 的 顯 微 組 織 ,并 測 試 其 室 溫 與 高 溫( 9 0 0丈 )的力學性能。


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2 試驗結果與分析



2.1 顯微組織



圖 1 為 G H 11 3 1高溫合金不同固溶工藝試驗后的 顯微組織,可以看出,合金經一次真空固溶處理后,組 織晶界清晰,晶 粒 均 勻 完 整 ,且 呈 等 軸 狀 ,晶粒尺寸 3 0 100 p m ,固溶態組織基本為奧氏體晶粒+ 顆粒狀碳 化物,并伴有少量孿晶,且隨著固溶溫度升高,通過堆垛 層錯生長而形成的孿晶數量增多i3],晶粒有增大的趨勢。



G H 11 3 1高溫合金經兩次真空固溶后顯微組織如 圖 1 (d 〇所 示 ,孿晶數量較一次固溶明顯增多,且晶 粒有所長大,碳化物顆粒在晶界附近聚集長大 ;在較高 溫度進行二次固溶時碳化物顆粒長大明顯,如 圖 1(f) 所示。由以往結果可知 [I],G H 1 1 3 1合 金 于 9 0 0丈 開 始再結晶,1040 t 再 結 晶 完 成 ;M 6C 在 970 t 達到析 出高峰,隨固溶溫度的升高略有下降,當固溶溫度超過 1100 t 時,M 6C 相逐漸溶解,固溶溫度超過1150 ^C ,僅余 一次碳化物 N bC 以及不規則塊狀 Z 相。G H 11 3 1高溫 合金經 3 次 真 空 固 溶 后 顯 微 組 織 如 圖 l ( g i)所 示 , 固溶后的組織均為奧氏體晶粒,晶界與晶內分布黑色 的顆粒狀碳化物,晶 粒 尺 寸  大 增 至 120 (x m ,部分孿 晶也發生長大。隨著固溶次數的增多,孿晶增多,顆粒 碳化物有聚集趨勢,第 一 次 固 溶 后 的 晶 粒 度 6 ~ 8 級 , 經兩次及 3 次真空固溶后的晶粒稍有長大趨勢,但晶 粒度維持在 6 8 級 ,并未出現異常增大。



2 . 2 力學性能



G H 1 1 3 1高溫合金經多次真空固溶處理后的室溫 力學性能和高溫力學性能見表3 ,經一次真空固溶處 理后,隨固溶溫度升高,常溫抗拉強度稍有降低,塑性 提高;1100 t — 次真空固溶后高溫強度稍低,為 182 MPa, 1130 T 固溶時高溫強度為190 MPa,伸長率為7 9 . 6 % ~ 82. 1 % ,隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒不斷長大, 高溫抗拉強度增加,這 是 由 于 N bC 在晶界上形成連續 薄膜,使 得 有 N bC 脆性薄膜的晶界在高溫下對顯微裂 紋的萌生和迅速擴展十分有利 [1]。經兩次真空固溶 處理后,室溫抗拉強度有所降低,在 807 ~ 8 1 0 M P a范圍 內,隨著固溶溫度的升高,高溫抗拉強度增加,塑性不 降低。



而 3 次真空固溶處理后室溫抗拉強度稍有降 低 , 為 783 MPa,伸 長 率 42. 5 % ; 高溫抗拉強度繼 續提高,可 達 200 MPa,伸長率保持在70. 5 % ~ 76. 4 % 。 綜合比較,經 N3-l(1 1 0 0 t + 1 1 3 0 t + 1 1 7 0 T ) 真空 固溶處理后,G H 1 1 3 1 合金的高溫性能較佳。



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3 結論



1 GHl 1 3 1高溫合金真空熱處理后表面質量好, 呈銀白色金屬光澤、無氧化,熱處理后可減少酸洗、磨 修工序,替代傳統空氣熱處理具有明顯優勢。



2 G H 1 1 3 1 高溫合金隨著真空固溶次數的增多,晶粒稍有長大趨勢、孿晶增多,經多次真空固溶后晶粒 度維持在 6 ~ 8 級 。



3 G H 11 3 1 高溫合金經3 次真空固溶處理后,室 溫抗拉強度超過783 MPa,高溫抗拉強度超過194 MPa。 經 1100 丈 + 1 1 3 0 T + 1 1 7 0 = (分別保溫 20 min)3 次 真空固溶處理后,室溫抗拉強度為794 MPa,9 0 0 t 高 溫抗拉強度達200 MPa。





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