GH2036盤坯亮斑問(wèn)題及解決辦法研討

發(fā)布時(shí)間：2022-05-10 作者：焱狄金屬次數(shù)：1220次

GH2036
GH2036是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，主要以形成VC強(qiáng)化相進(jìn)行沉淀硬化，使用溫度小于650℃。合金的成分簡(jiǎn)單，組織穩(wěn)定性好。在600℃-650℃具有較好的物理和力學(xué)性能，并有良好的切削加工性能。產(chǎn)要產(chǎn)品有盤件、環(huán)件、熱軋棒材和冷拉棒材等。
化學(xué)成分

元素

最小

0.34

11.5

7.0

1.1

Bal

0.25

1.25

0.3

7.5

最大

0.40

13.5

9.0

1.4

0.12

0.50

1.55

0.03

0.035

0.8

9.5

應(yīng)用范圍
合金已用于制造透亮分動(dòng)機(jī)渦輪盤、承力環(huán)和緊固件等零部件；合金也可用于制造柴油機(jī)、汽輪機(jī)的增壓渦輪葉片和其他高溫零部件。
敏感性
在高溫合金系列中，該合金的產(chǎn)量較大，使用較廣。合金的線膨脹系數(shù)較高，抗氧化和耐腐蝕性能較差，特別是在鹽霧氣氛和常溫與高溫循環(huán)不情況下腐蝕嚴(yán)重?？梢詫?dǎo)致低周疲勞性能降低。合金在600℃-650℃具有缺口持久敏感性。
熱處理制度
熱軋棒材和鍛制棒材固溶溫度1140℃，水冷+670℃保溫12小時(shí)+770℃-800℃保溫14小時(shí)，空冷。
鍛件固溶溫度1140℃，快速+800℃-850℃保溫8小時(shí)空冷。
密度：7.85
CH2036合金首要用于600℃~650℃的渦輪盤，合金是以VC、M，C為首要強(qiáng)化相的鐵基高溫合金，并含有少數(shù)的Mo、Nb，合金的自身特色碳化物較多，易構(gòu)成碳化物偏析，構(gòu)成亮斑狀缺點(diǎn)。本文首要從鑄造工藝人手，改進(jìn)合金的碳化物偏析問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)辦法
選取存在亮斑的盤件，合金熔煉成分見(jiàn)表1.將亮斑部位部分解剖，部分亮斑低倍圖片在亮斑部位取樣對(duì)亮斑安排選用高倍剖析、JSM-5600LV掃描電鏡+INCA能譜儀進(jìn)行剖析，剖析亮斑安排詳細(xì)成分組成及剖析構(gòu)成原因。
實(shí)驗(yàn)成果及剖析
亮斑部位高倍成果及剖析
亮斑部位進(jìn)行顯微剖析，100倍和500倍的金相照片中能夠明顯看出，晶粒不均以及有黑色塊狀偏析，在黑色分出物鄰近的晶粒明顯要細(xì)，無(wú)分出物的當(dāng)?shù)鼐ЯＲ执笠恍?。推測(cè)分出物為碳化物類型。
掃描電鏡檢測(cè)成果
對(duì)亮斑部位和正常部位選用JSM-5600LV掃描電鏡+INCA能譜儀進(jìn)行剖析，電鏡圖片，并對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行能譜剖析，對(duì)應(yīng)部位化學(xué)元素組成。從0#方位的掃描電鏡圖樣看，分出相描摹能夠分為3種：塊狀、片狀和顆粒狀。塊狀和片狀分出相大都散布在枝晶間，正常的顆粒狀分出相則大都彌散散布在枝晶內(nèi)部，對(duì)1#方位進(jìn)行分出相及選區(qū)掃描，獲得其均勻成分見(jiàn)1#方位及對(duì)應(yīng)成分表。從掃描描摹來(lái)看，正常區(qū)的分出相為沿晶界的粒狀分出物，且基底晶界上粒狀相呈鏈狀不接連散布，在晶界分出的塊狀物富含Nb、V。對(duì)正常區(qū)與“亮斑”區(qū)進(jìn)行選區(qū)成分比照剖析GH2036合金亮斑中富Mo、V和Cr等，首要以M.C、L aves等相方法的存在于晶界上，且數(shù)量多，尺度大。亮斑區(qū)和正常區(qū)有不同形狀的分出物，正常安排的分出物為顆粒狀.它彌散散布在枝晶內(nèi)部為VC相，而亮斑區(qū)域的顆粒狀分出相首要表現(xiàn)為由枝晶內(nèi)往晶界處密集分出，也有少數(shù)彌散散布在枝晶間的片狀相之間。亮斑區(qū)中的顆粒比正常區(qū)顆粒大而
解決辦法
技術(shù)方案
GH2036合金靠體積分?jǐn)?shù)約1%的二次VC顆粒散布在奧氏體基體進(jìn)行沉淀強(qiáng)化，并有或許構(gòu)成MaCh、M.C和MC。M， C中M是以Cr元素為主，有少數(shù)的Fe、Mo、Ni替代部分Cr原子。其存在的溫度規(guī)模650℃~1100℃，因而一次M，C。型碳化物根本在鑄造進(jìn)程中溶解，然后時(shí)效進(jìn)程中分出均勻細(xì)微的二次MC；M.C在高溫合金中存在溫度為760℃~1150℃，在含大量Mo和W的合金中構(gòu)成，材料認(rèn)為Mo+1/2W≥6%，就能構(gòu)成M。C，否則構(gòu)成M，，C.；因而MC和M.C都不是GH2036合金中構(gòu)成亮斑的首要碳化物?？赏茢郍H2036合金中亮斑構(gòu)成原因首要以MC為主，并有部分氮化物和碳氮化物，經(jīng)過(guò)1#、2#樣能譜剖析成果來(lái)看，M首要是Nb、V、Mo和殘余Ti等。一次MC構(gòu)成在合金凝結(jié)進(jìn)程中，十分安穩(wěn)，具有穿晶和沿晶形狀，大量散布在枝晶間。顯示，要使一次NbC徹底固溶到奧氏體基體中，至少需求1190℃的溫度和必定的時(shí)刻，而且GH2036合金中殘余的N元素同樣與Nb構(gòu)成NbN，其與NbC性質(zhì)類似。因而要使一次MC徹底固溶到基體至少需求1200℃的溫度和必定時(shí)刻。為了在鑄造進(jìn)程中充沛破碎一次碳化物，CH2036合金選用屢次粗拔長(zhǎng)鑄造工藝。GH2036合金的鑄造塑性同溫度聯(lián)系，考慮到其在1200℃時(shí)塑性最佳，鑄造工藝在屢次徽拔進(jìn)程中間火次添加一次從來(lái)看連軋出產(chǎn)尺度公、不圓度以及外表質(zhì)量均優(yōu)于原橫列式軋線。從外表質(zhì)量信息剖析原軋線出產(chǎn)的1Cr17Ni2鋼在小標(biāo)準(zhǔn)存在劃線、折疊以及耳子軋制等缺點(diǎn)，部分產(chǎn)品缺點(diǎn)深度超出標(biāo)準(zhǔn)要求，需離線人工清理，連軋線出產(chǎn)出來(lái)的1Crl7Ni 2鋼材外表質(zhì)量普遍杰出，外表有少數(shù)淺表劃線，有少數(shù)頭條鋼坯調(diào)整進(jìn)程中發(fā)生的輕微錯(cuò)位或尺度超差、超橢現(xiàn)象。從統(tǒng)計(jì)的成材率數(shù)據(jù)看，連軋線均勻成材率95.57%，而原軋線均勻成材率僅93.15%，成材率進(jìn)步了2.43%。這得益于連軋出產(chǎn)外表質(zhì)量的進(jìn)步，削減了鋼材缺點(diǎn)的修磨、作廢量，另外軋制坯料長(zhǎng)度的添加，單重也添加，相對(duì)切頭尾量削減，也對(duì)成材率有必定的進(jìn)步。
力學(xué)性能
1Cr17Ni2鋼棒力學(xué)性能和硬度查驗(yàn)成果所示。連軋線出產(chǎn)的1Cr17Ni2歸納力學(xué)性能整體優(yōu)于原軋線產(chǎn)品。
定論
新連軋出產(chǎn)線比原軋鋼車間出產(chǎn)的1Cr17Ni2棒材查驗(yàn)數(shù)據(jù)比照，其歸納力學(xué)性能有所進(jìn)步，鋼的尺度公役操控和外表質(zhì)量更好，歸納成材率進(jìn)步了2.6%。
(1)連軋線出產(chǎn)1Cr17Ni2棒材歸納質(zhì)量狀況優(yōu)于原軋線產(chǎn)品，成材率得到明顯進(jìn)步，有利于本錢降低，進(jìn)步實(shí)踐競(jìng)爭(zhēng)力；
(2)嚴(yán)格操控軋件頭部溫降并輔以切頭飛剪有效解決了1Cr17Ni2鋼軋制進(jìn)程中因劈頭形成的無(wú)法咬入的軋制事端；高溫鑄造，鑄造加熱溫度≥1200℃，并長(zhǎng)時(shí)刻保溫，使鋼錠中的一次MC充沛固溶到基體中。
實(shí)驗(yàn)成果
選用多火次鐓拔，中間火次高溫鑄造的方法出產(chǎn)的CH2036合金盤坯經(jīng)低倍查驗(yàn)，無(wú)大塊亮斑現(xiàn)象，并
且超聲波探傷成果大幅度改進(jìn)，能夠間接說(shuō)明安排均勻性有所改進(jìn)，其100×倍金相成果。能夠看出，新工藝鑄造出的CH2036合金中，沒(méi)有出現(xiàn)原有的大塊亮斑狀分出物，而是變了均勻細(xì)微的分出形狀，彌散在基體中。而且晶粒度較原工藝有所細(xì)化。
定論
(1)CH2036合金低倍亮斑構(gòu)成原因首要是一次MC和氮化物的偏聚。
(2)經(jīng)過(guò)添加中間高溫鑄造道次，使碳化物在鑄造進(jìn)程中先溶解再?gòu)浬⒎殖觯軌蛴行鼼H2036合金鍛件上的亮斑。

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GH2036盤坯亮斑問(wèn)題及解決辦法研討

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