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GH2909合金是Fe-Ni-Co基时效硬化新型低膨胀高温合金,在650℃以下具有高的强度和塑性、低的热膨胀系数、几乎恒定的弹性摸量以及良好的抗氧化和冷热疲劳等综合力学性能,可减少转动部件与静止部件之间的间隙,实现间隙控制,节约能源,降低消耗,提高发动机推力,是航空和航天发动机用的理想高温合金材料,因而在飞机发动机中得到了广泛应用。
GH2909合金冶炼工艺路线为真空感应+真空电弧重熔,将440 mm电极真空电弧重熔成508 mm钢锭,钢锭经均匀化热处理后,锻造生产出产品。在进行产品性能检测时,存在性能检测数据波动大,甚至不合格现象,为避免以后此类现象的出现,有必要对其原因进行探讨,因而进行了锻造T艺及热处理对GH2909合金组织与性能的影响研究。
实验方法:开坯锻造采用整支钢锭经3火次,逐级降温大变形锻造工艺.分别经变形量:32%→30%→30%开坯锻造,末火锻造加热温度:1 000℃;大部分变形温度:≤955℃,终锻温度:870℃;在4 500吨油压机上进行60%和5吨电液锤上75%锻造变形、取组织和性能试样进行热处理(见表2),最后采用光学显微镜观察显微组织和检测室温、高温性能。
GH2909合金经锻造、取样、热处理,采用光学显微镜观察显微组织,见图1;室温性能检测结果,见表3;高温性能检测结果,见表4。
锻造工艺对组织的影响
有资料例显示:GH2909合金再结晶的开始与终了温度分别为915℃和980 ℃,995 ℃后再结晶晶粒开始长大。所以当末火加热温度为1000 ℃时,经过一定时间的保温,CH2909合金已完成了回复和再结晶,且热加.工塑性得到改善和提高。在4500吨油压机上60%和5吨电液锤上75%锻造变形,由图1可知:5吨电液锤上75%锻造变形比4500吨油压机上60%锻造变形后组织均匀细小。
热处理制度对组织的影响
有资料"显示:对于复杂合金化的高温合金需要二次固溶和二次时效处理,其中第二次固溶处理液称为高温时效。二次固溶+二次时效工艺可以获得较好的晶界组织和两种尺寸大小的 y’相质点,从而得到强度和塑性的良好配合。由图1可知,进行二次固溶+二次时效热处理后的析出物明显多于一次固溶+二次时效热处理后的析出物。
因此:二次固溶+二次时效对 GH2909合金组织有着明显的效果。
组织对性能的影响
由于锻造T.艺和热处理制度对CH2909合金组织有着显著的影响,进而对性能有着同样巨大的影响;当析出物增多并弥散分布于晶内时,室温拉伸屈服强度和抗拉强度均增加10O MPa左右;室温拉伸塑性无明显变化;室温硬度HB增加15以上;高温拉伸屈服强度增加10 MPa 以上;高温拉伸抗拉强度增加50 MPa以上,高温拉伸和持久塑性降低,但满足标准要求指标。
(1)当末火加热温度为 1 000 ℃时,变形量增加可使GH2909合金显微组织均匀细小;
(2)二次固溶+二次时效热处理制度对CH2909合金组织析出物有着明显的影响,并使室温和高温拉伸强度增加。