K445高溫合金是一種鑄造鎳基高溫合金,具有良好的綜合性能,其主要應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)的三、四級(jí)工作葉片。為了滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求,該合金必須保證有較高的強(qiáng)度、很好的韌性以及抗熱腐蝕能力和組織長(zhǎng)期穩(wěn)定性。而高溫合金的性能主要決定于它的化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)合金成分一定時(shí),熱處理工藝對(duì)合金的組織影響非常敏感。熱處理能改變合金中的相的分布、數(shù)量與形態(tài),可改善合金的晶界狀態(tài),達(dá)到改善合金性能的效果。本課題主要是通過(guò)改變固溶溫度、固溶時(shí)間、固溶冷卻速度、時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)問(wèn)、保護(hù)氣氛等工藝變量,對(duì)K445高溫合金迸行固溶時(shí)效熟處理,并進(jìn)行顯微組織觀察和硬度測(cè)試,系統(tǒng)地研究了熱處理工藝對(duì)K445高溫合金組織與性能地影響。結(jié)果表明: 1K445鑄態(tài)合金的主要組織為:γ基體,粗大的γ′相,花瓣?duì)畹摩茫谩涔簿ЫM織,以及晶界上及晶內(nèi)的MC碳化物;經(jīng)過(guò)熱處理后的K445合金成分偏析程度減輕,粗大的γ′相交得細(xì)小而彌散,在晶界上及晶內(nèi)都分布著一定數(shù)量的M23C6及少量的MC碳化物。 2在1050℃-1300℃之間,I《445合金硬度隨固溶溫度的升高先增大,當(dāng)固溶溫度達(dá)到1250”C時(shí),合金硬度出現(xiàn)峰值。固溶溫度越高,固溶處理時(shí)K445合金中的γ′相及二次碳化物溶解的越充分,殘余碳化物越少,γ+γ′共晶在基體中的固過(guò)程中,析出的強(qiáng)化相數(shù)量多且彌散。K445合金的固溶保溫時(shí)間過(guò)短時(shí),時(shí)效后析出的γ′相尺寸偏大,硬度較低;當(dāng)保溫時(shí)間為1.5H時(shí),γ′相的析出尺寸減小,合金硬度有所提高。 3K445合金固溶后經(jīng)空冷的組織中已有少量γ′相析出,并在時(shí)效過(guò)程中長(zhǎng)大,合金硬度略低;而水冷后的合金表面產(chǎn)生了宏觀裂紋;固溶冷卻方式為油冷熱處理后的合金組織和硬度都較為理想。 4時(shí)效溫度在730℃~880℃范圍內(nèi),K445高溫合金中的γ′強(qiáng)化相、M23C6碳化物及硼化物的數(shù)量隨時(shí)效溫度的升高而增加,在880”C析出的數(shù)量最多,合金硬度最高;時(shí)效溫度為920℃時(shí),合金中的部分γ′相聚集長(zhǎng)大,合金硬度降低。時(shí)效時(shí)間為10H時(shí),I《445高溫合金中的γ′相的析出量不足,合金硬度較低;當(dāng)時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)至16H時(shí),合金中析出了充足的細(xì)小彌散γ′相,合金硬度達(dá)到最高;當(dāng)時(shí)效時(shí)間大于20H,γ′相開(kāi)始聚集長(zhǎng)大,合金硬度下降。 5K445合金經(jīng)過(guò)二次時(shí)效處理后,硬度與一次時(shí)效后相比變化不大,但經(jīng)過(guò)二次時(shí)效處理的合金中析出了更多的MZ23C6及MC碳化物,且析出的T,相略有長(zhǎng)大并有成筏排狀排布的趨勢(shì)。 6在大氣環(huán)境下對(duì)K445高溫合金進(jìn)行熱處理得到γ′相及碳化物尺寸細(xì)小,分布均勻、彌散,合金的硬度最高;在氦氣環(huán)境下對(duì)K445高溫合金熱處理得到的γ′相粗大,且分布不均,熱處理后合金硬度的幾乎沒(méi)有提高:K445合金在氬氣及真空下的熱處理,得到的強(qiáng)化相顆粒也比較細(xì)小均勻,硬度較高,但運(yùn)行成本高,操作工序復(fù)雜。 |
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