GH2036盤坯亮斑問題及解決辦法研討

發布時間：2022-05-10 作者：焱狄金屬次數：1217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強化相進行沉淀硬化，使用溫度小于650℃。合金的成分簡單，組織穩定性好。在600℃-650℃具有較好的物理和力學性能，并有良好的切削加工性能。產要產品有盤件、環件、熱軋棒材和冷拉棒材等。
化學成分

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

應用范圍
合金已用于制造透亮分動機渦輪盤、承力環和緊固件等零部件；合金也可用于制造柴油機、汽輪機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，該合金的產量較大，使用較廣。合金的線膨脹系數較高，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不情況下腐蝕嚴重。可以導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+770℃-800℃保溫14小時，空冷。
鍛件固溶溫度1140℃，快速+800℃-850℃保溫8小時空冷。
密度：7.85
CH2036合金首要用于600℃~650℃的渦輪盤，合金是以VC、M，C為首要強化相的鐵基高溫合金，并含有少數的Mo、Nb，合金的自身特色碳化物較多，易構成碳化物偏析，構成亮斑狀缺點。本文首要從鑄造工藝人手，改進合金的碳化物偏析問題。
實驗辦法
選取存在亮斑的盤件，合金熔煉成分見表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亮斑安排選用高倍剖析、JSM-5600LV掃描電鏡+INCA能譜儀進行剖析，剖析亮斑安排詳細成分組成及剖析構成原因。
實驗成果及剖析
亮斑部位高倍成果及剖析
亮斑部位進行顯微剖析，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，無分出物的當地晶粒要粗大一些。推測分出物為碳化物類型。
掃描電鏡檢測成果
對亮斑部位和正常部位選用JSM-5600LV掃描電鏡+INCA能譜儀進行剖析，電鏡圖片，并對不同點進行能譜剖析，對應部位化學元素組成。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部，對1#方位進行分出相及選區掃描，獲得其均勻成分見1#方位及對應成分表。從掃描描摹來看，正常區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。對正常區與“亮斑”區進行選區成分比照剖析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，且數量多，尺度大。亮斑區和正常區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部為VC相，而亮斑區域的顆粒狀分出相首要表現為由枝晶內往晶界處密集分出，也有少數彌散散布在枝晶間的片狀相之間。亮斑區中的顆粒比正常區顆粒大而
解決辦法
技術方案
GH2036合金靠體積分數約1%的二次VC顆粒散布在奧氏體基體進行沉淀強化，并有或許構成MaCh、M.C和MC。M， C中M是以Cr元素為主，有少數的Fe、Mo、Ni替代部分Cr原子。其存在的溫度規模650℃~1100℃，因而一次M，C。型碳化物根本在鑄造進程中溶解，然后時效進程中分出均勻細微的二次MC；M.C在高溫合金中存在溫度為760℃~1150℃，在含大量Mo和W的合金中構成，材料認為Mo+1/2W≥6%，就能構成M。C，否則構成M，，C.；因而MC和M.C都不是GH2036合金中構成亮斑的首要碳化物。可推斷GH2036合金中亮斑構成原因首要以MC為主，并有部分氮化物和碳氮化物，經過1#、2#樣能譜剖析成果來看，M首要是Nb、V、Mo和殘余Ti等。一次MC構成在合金凝結進程中，十分安穩，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℃的溫度和必定的時刻，而且GH2036合金中殘余的N元素同樣與Nb構成NbN，其與NbC性質類似。因而要使一次MC徹底固溶到基體至少需求1200℃的溫度和必定時刻。為了在鑄造進程中充沛破碎一次碳化物，CH2036合金選用屢次粗拔長鑄造工藝。GH2036合金的鑄造塑性同溫度聯系，考慮到其在1200℃時塑性最佳，鑄造工藝在屢次徽拔進程中間火次添加一次從來看連軋出產尺度公、不圓度以及外表質量均優于原橫列式軋線。從外表質量信息剖析原軋線出產的1Cr17Ni2鋼在小標準存在劃線、折疊以及耳子軋制等缺點，部分產品缺點深度超出標準要求，需離線人工清理，連軋線出產出來的1Crl7Ni 2鋼材外表質量普遍杰出，外表有少數淺表劃線，有少數頭條鋼坯調整進程中發生的輕微錯位或尺度超差、超橢現象。從統計的成材率數據看，連軋線均勻成材率95.57%，而原軋線均勻成材率僅93.15%，成材率進步了2.43%。這得益于連軋出產外表質量的進步，削減了鋼材缺點的修磨、作廢量，另外軋制坯料長度的添加，單重也添加，相對切頭尾量削減，也對成材率有必定的進步。
力學性能
1Cr17Ni2鋼棒力學性能和硬度查驗成果所示。連軋線出產的1Cr17Ni2歸納力學性能整體優于原軋線產品。
定論
新連軋出產線比原軋鋼車間出產的1Cr17Ni2棒材查驗數據比照，其歸納力學性能有所進步，鋼的尺度公役操控和外表質量更好，歸納成材率進步了2.6%。
(1)連軋線出產1Cr17Ni2棒材歸納質量狀況優于原軋線產品，成材率得到明顯進步，有利于本錢降低，進步實踐競爭力；
(2)嚴格操控軋件頭部溫降并輔以切頭飛剪有效解決了1Cr17Ni2鋼軋制進程中因劈頭形成的無法咬入的軋制事端；高溫鑄造，鑄造加熱溫度≥1200℃，并長時刻保溫，使鋼錠中的一次MC充沛固溶到基體中。
實驗成果
選用多火次鐓拔，中間火次高溫鑄造的方法出產的CH2036合金盤坯經低倍查驗，無大塊亮斑現象，并
且超聲波探傷成果大幅度改進，能夠間接說明安排均勻性有所改進，其100×倍金相成果。能夠看出，新工藝鑄造出的CH2036合金中，沒有出現原有的大塊亮斑狀分出物，而是變了均勻細微的分出形狀，彌散在基體中。而且晶粒度較原工藝有所細化。
定論
(1)CH2036合金低倍亮斑構成原因首要是一次MC和氮化物的偏聚。
(2)經過添加中間高溫鑄造道次，使碳化物在鑄造進程中先溶解再彌散分出，能夠有效消除GH2036合金鍛件上的亮斑。

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