鑄錠GH3625合金微觀偏析及均勻化熱處理

GH3625合金是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的，在650 ℃以下具有優(yōu)異的高溫蠕變性能、持久性能、抗氧化和抗腐蝕性能。在低溫～1095 ℃具有良好的強(qiáng)度和韌性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、核動(dòng)力設(shè)備、化工廠和海水專用設(shè)備的管道系統(tǒng)，是航空、航天、核能、石油和化工等工業(yè)關(guān)鍵的零件材料。

GH3625合金是一種以鉬和鈮為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，其合金化程度高，含有大量的Al、Ti、Nb和Mo等容易偏析的元素。均勻化處理是為了消除顯微偏析，獲得均勻的化學(xué)成分，改善合金的熱加工性能，充分發(fā)揮GH3625合金性能潛力的關(guān)鍵工藝。

研究人員對(duì)雙聯(lián)工藝冶煉的GH3625合金鑄錠的元素偏析情況、均勻化過(guò)程中元素再分配以及均勻化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，為制定GH3625合金的均勻化處理工藝提供參考。

實(shí)驗(yàn)用GH3625合金，采用真空感應(yīng)+電渣重熔雙聯(lián)工藝制備，合金的主要化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）：C0.048，Cr20.24，Mo8.58，Nb3.44，F(xiàn)e4.93，Al0.18，Ti0.299，Ni余量。在直徑120 mm的電渣錠R/2處取樣，規(guī)格為10 mm×10 mm×12 mm的方形試樣。將試樣分為2組，將第1組試樣在1130、1140、1150、1160、1170、1180 ℃均勻化處理1 h，然后立即水淬；第2組試樣在1130 ℃分別保溫4、8、16、32 h后立即水淬。將2組均勻化處理后的試樣經(jīng)機(jī)械拋光后，在30 mL HCl+10 mL HNO3+50 mL（甘油）溶液中進(jìn)行電解腐蝕（電解參數(shù)15 V，10 s）。分別采用金相顯微鏡和場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡測(cè)量枝晶間距，觀察顯微組織；利用EDS能譜儀進(jìn)行微區(qū)成分分析，并對(duì)析出相進(jìn)行鑒定；利用Image-Pro Plus軟件對(duì)偏析相進(jìn)行定量分析。

結(jié)果表明：GH3625合金電渣錠存在明顯的枝晶間微觀偏析，主要偏析元素為Nb、Mo等，形成富Nb的Laves相、MC碳化物；不同元素的偏析程度為Nb＞Mo＞Ti＞Al＞Cr；Nb、Mo、Ti、Al在枝晶間大量富集，使得Laves等多種非平衡相在枝晶間析出；在均勻化過(guò)程中，隨著均勻化溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，偏析元素逐漸擴(kuò)散均勻；當(dāng)熱處理制度為1130 ℃×32 h時(shí)，元素偏析基本消除；Laves相體積分?jǐn)?shù)隨均勻化處理時(shí)間呈明顯指數(shù)函數(shù)特征。