热处理工艺对含铌GH2132合金组织和性能的影响

来源:热处理技术图解手册作者:热处理网

  GH2132合金是在Fe-25Ni-15Cr高温合金的基础上加入钼、钛、铝、钒及微量硼综合强化得到的,在650℃以下具有较高的屈服强度和持久强度,并且具有较好的加工性能和焊接性能,适合制造长期工作在650℃以下的航空发动机高温承力部件,如涡轮盘、压气机盘、转子叶片和紧固件等。

  GH2132合金主要通过锻造工艺成型,然后再经固溶和时效处理工艺来获得所需要的组织。有报道表明在GH2132合金中加铌可以改善合金的性能,但没有说明对性能的具体影响。为满足某些特殊使用条件下需求,科研人员力图通过在GH2132合金中加入一定量的铌来细化晶粒,以强化γ′相,提高合金的抗拉强度和冲击功,并研究了热处理工艺对含铌GH2132合金组织与性能的影响,为制定含铌GH2132合金热处理工艺提供基础。

  试验用GH2132合金为锻态,通过真空感应熔炼+电渣重熔得到铸锭,然后再锻造成形,开锻温度约为1130℃,终锻温度大于900℃,锻造成形后空冷;坯料尺寸为Φ74㎜×155㎜,合金含Nb量为0.082mass%。为保证固溶处理试样的原始组织状态一致,从合金棒材半径的一半处取样进行试验。

  固溶处理时首先将电阻炉加热到设定温度(900、915、950、980、1000℃)保温30min,然后放入试样,待炉内温度回到设定温度后保温2h,对不同固溶温度下的试样分别作标记;接着对固溶后的试样及锻态合金进行时效处理,时效工艺为720℃×16h空冷。热处理完成后根据GB/T 228、GB/T 229对试样进行室温力学性能测试;金相试样采用高温合金腐蚀液进行轻度腐蚀,腐蚀后在光学显微镜下观察组织,晶粒尺寸采用截线法统计。硬度测试在HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计上进行,载荷1471N,加载时间30s。

  (1)锻造后空冷可以对含铌GH2132合金起到固溶作用。

  (2)锻态含铌GH2132合金时效后的强度比固溶+时效后的高,晶粒更细。

  (3)固溶温度是影响含铌GH2132合金抗拉强度和屈服强度的主要因素,固溶温度越低,强度越高。

  (4)锻态合金经时效处理后可获得高抗拉强度和低冲击功;经较高温度固溶+时效处理后可得到稍低的抗拉强度和较高的冲击功。