固溶温度对GH4710合金显微组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等方法研究了固溶温度对GH4710合金显微组织和硬度的影响。结果显示:GH4710合金在经过4 h过固溶处理后,该合金的平均晶粒尺寸随固溶温度升高而逐渐增大,晶界平直化程度逐渐增加,这与一次γ’相在过固溶温度下回溶至基体而无法钉扎晶界有关;由于在固溶冷却过程中的过冷度较小,因此二次γ’相的析出未呈现规律性;三次γ’相形貌变化不大,一直保持椭球状,三次γ’相的平均粒径先减小再增大,当固溶温度为1160℃时,三次γ’相的粒径为最小值;三次γ’相的单位面积分数和显微硬度呈现先升高再降低的趋势,当固溶温度为1170℃时,两者皆达最大值。晶粒尺寸的变化与该合金中一次γ’相的变化有关,GH4710合金硬度的变化与该合金中三次γ’相的分布有关。阐明了一次γ’相和三次γ’相在GH4710合金中的作用机理,为该合金的组织性能调控提供了理论依据。

均匀化处理工艺对GH4710合金热加工性的影响

针对工业用Φ508 mmGH4710合金铸锭,设计并进行了均匀化处理试验,结合微观观察及热模拟试验,对比不同均匀化工艺,分析了均匀化机理及不同均匀化工艺的合理性。结果表明,GH4710合金经1140℃/30 h+1190℃/40 h、AC的均匀化处理后,共晶相完全回溶,MC碳化物尺寸变小,热加工塑性变好。微观分析表明,GH4710合金由于高的C、Al以及Ti含量,使得合金铸锭凝固过程中易产生元素偏析,尤其会形成大尺寸的MC碳化物及一定量的γ'+γ相的共晶相。大尺寸的MC碳化物及γ'+γ相残余会成为热变形过程塑性损伤微孔洞的源头,严重影响GH4710合金的热加工性。

冷却速度对GH4710合金凝固过程偏析行为的影响

采用凝固重熔物理模拟实验,研究了不同冷速下GH4710合金凝固过程的元素偏析规律。结果表明,不同冷却速度下,GH4710合金中Ti元素的偏析程度最严重,Al、Co、Cr的偏析程度较低,当冷速超过3℃/min时,Al、Co、Cr的偏析系数受冷速变化的影响不明显。进一步的相图计算及微观分析表明,GH4710合金在非平衡凝固条件下,沉淀强化元素Al、Ti主要为正偏析元素,主要在枝晶间形成γ’相或γ/γ’共晶相,而合金中固溶强化元素Cr、Co元素在固相中富集,在液相中贫乏,具有典型的负偏析特征。GH4710合金元素的偏析行为主要取决于凝固过程的冷却速率及非平衡相变的综合作用。

高温均匀化对GH4710镍基合金组织及性能的影响

对真空感应+真空自耗双联工艺冶炼的GH4710镍基合金铸锭进行两段式高温均匀化热处理,采用金相显微镜观察了热处理前后铸锭的微观组织和晶粒尺寸,利用扫描电镜、电子探针对热处理前后铸锭中合金元素的分布及含量进行测定,计算了铸锭不同部位各种元素的偏析指数。研究结果表明,采取(1 150±10)℃×30 h-(1 200±10)℃×50 h的二段式热处理工艺,有效消除了GH4710镍基合金铸锭组织中的共晶相,降低了铸锭成分偏析,显著提高锻造棒材的力学性能。在980℃,120 N/mm^(2)的试验条件下,持久性能达到了126、134 h,较铸锭未均匀化生产的53、74 h,提高了一倍左右,持久伸长率也提高了50%以上。