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固溶改善GH706环形锻件混晶的工艺研究
GH706是Ni-Fe-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,该合金工艺性能好,成本低廉,在700℃以下具有较高的强度、良好的抗氧化及耐腐蚀能力。该合金可以生产大尺寸和超大尺寸的高温合金产品,适宜制作航空发动机机匣、扩散器壳体、涡轮盘和紧固件等零部件。混晶是该合金大锻件易产生的组织,了解其形成原因及改善方法,可有效指导GH706锻件工艺设计。

锻件组织

GH706锻件尺寸见图1,锻件验收标准要求锻件热处理制度为:925~980±10℃固溶,空冷或水冷845±10℃,3h,空冷720±10℃,8h,以不大于55℃/h的速度炉冷至620±10℃,8h,空冷。

锻件锻后按950±10℃固溶后空冷,按验收标准要求进行后续热处理。热处理后的锻件沿直径方向解剖后检查晶粒度,检查结果锻件组织存在混晶,不满足验收标准要求的均匀4级或更细晶粒度的要求。检查结果如图2所示,从图片可以看出,锻件整个截面组织晶粒度不均匀;锻件上部及下部混晶较严重。

热处理试验方案

GH706合金晶粒度与固溶温度的关系,如图3所示,在锻件本体切取试样,选择950℃、960℃、970℃、980℃对试样进行热处理,方案如表1所示,检查试样热处理后组织的晶粒度,见图4。

可以看出1#~3#试样分别经过950℃、960℃、970℃固溶后与原始晶粒度没有显著差异。而4#试样晶粒度经过980℃保温1h的热处理后,晶粒完全再结晶,形成了均匀的晶粒组织。

产品验证

锻件热处理制度:980±10℃固溶100~115 min,空冷845±10℃,3h+40min,空冷720±10℃,8h+40min,以不大于55℃/h的速度炉冷至620±10℃,8h,空冷。
热处理后锻件组织晶粒度满足验收标准4级或更细的要求,见图5;锻件力学性能合格,测试结果见表2。

结论

通过以上的工艺试验及对优化后工艺方案的验证,得出以下结论:
⑴GH706合金环件轧制时温度局部升高、变形不足等原因可导致组织产生混晶。
⑵固溶热处理时组织为单相奥氏体,可使混晶组织通过再结晶而得到均匀的细晶组织。

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