克服GH1016合金軋材中溫低塑性問題的措施

GH1016合金是以鎢、鉬、鈮、氮強化的奧氏體鐵基合金，主要用于制造發(fā)動機的安裝邊，使用溫度在750℃左右。實際使用表明，采用目前常用的熱處理工藝，即1160℃保溫30min后直接空冷，該合金存在中溫低塑性現(xiàn)象：合金在600℃~800℃的延伸率和斷面縮率均低于600℃以下的相應(yīng)數(shù)據(jù)，特別是在750℃達到最低點。據(jù)文獻資料，這種中溫低塑性現(xiàn)象在不同基體元素的高溫合金中普遍存在。因此，研究如何克服高溫合金這種中溫低塑性問題，具有理論和實踐的意義。

撫順特殊鋼股份有限公司針對這個問題，提出了一種新的熱處理制度；1160℃保溫30min后以160℃/h的速度爐冷到950℃保溫2h，取得了良好效果，基本消除了GH1016合金軋材的中溫低塑性現(xiàn)象，明顯提高了GH1016合金軋材的中高溫力學(xué)性能。

該公司對改進后的熱處理制度與原常用熱處理制度進行對比試驗。檢測表明，兩種熱處理制度對合金從室溫到1000℃的強度指標(biāo)影響不大，但對合金在不同溫度下的塑性卻有明顯影響。在600℃以下時，兩種制度處理的試樣，合金延伸率均在40%左右，隨溫度變化都不大；在600℃到800℃范圍內(nèi)時，原工藝處理的試樣出現(xiàn)明顯的中溫低塑性現(xiàn)象，特別在750℃附近，延伸率低至30%，而改進后工藝處理的試樣，合金的延伸率隨溫度的升高而持續(xù)升高，未出現(xiàn)中溫低塑性現(xiàn)象。當(dāng)溫度高于850℃后，兩種工藝處理試樣的延伸率均隨試驗溫度的升高而快速上升，隨溫度的上升的幅度基本一致，但是由于改進后工藝處理的試樣未出現(xiàn)中溫低塑性現(xiàn)象，所以在溫度大于850℃以上時其塑性明顯優(yōu)于原工藝處理的試樣。

顯微組織的觀察顯示，原工藝處理后的試樣，合金的晶界清晰且非常干凈，基本上沒有析出相，而改進后工藝處理的試樣，晶界上存在均勻分布的項鏈狀析出物。經(jīng)過掃描電鏡微區(qū)成分分析表明，晶界析出相主要為MC型和M6C型兩種類型的碳化物。對試樣進行750℃拉伸的典型斷口形貌分析，發(fā)現(xiàn)兩種熱處理工藝試樣拉伸后的斷口均含有大量的韌窩；但是改進后工藝處理的試樣韌窩深且大，而原工藝處理的試樣斷口上的韌窩淺且小，并且局部韌窩底部較平滑。原工藝處理的試樣斷口附近晶粒為近似等軸晶，而改進后工藝處理的試樣斷口附近晶粒為長條狀晶，這說明改進后工藝處理的試樣在變形過程中晶粒沿軸向拉長，由此提高了延伸率。在主裂紋附近可以觀察到大量的微裂紋，且微裂紋均萌生于晶界處。值得注意的是原工藝處理的試樣斷口附近微裂紋尺寸大于改進后工藝處理的試樣，這說明在近似相同的應(yīng)力條件下原工藝處理的試樣在變形過程中裂紋擴展得比較快。