二次固溶热处理对GH4169合金板材组织和室温性能的影响

jinyibo

高温合金根据强化类型不同，可分为固溶强化型合金和时效沉淀强化型合金，不同强化型的合金有不同的热处理制度。GH4169合金是一种时效沉淀强化型合金，铁-镍-铬基的变形高温合金，合金组织由γ基体、δ相、碳化物和作为强化相的γ”（Ni3Nb）和γ’（Ni3（A1，Ti，Nb））组成，在-253～650℃的温度范围内得到广泛应用。

    某公司生产的GH4169合金板材板形和表面质量良好，高温性能与标准要求相比富裕度很大，但固溶态室温硬度和拉伸性能存在超标（标准要求固溶态：σb≤965MPa；σS≤550MPa；δ5≥30％；当其它性能合格时，硬度不做判废依据）现象，为了给GH4169合金及时效沉淀强化型高温合金板材热处理制度提供数据参考，有必要进行热处理对GH4169合金板材组织和室温性能的影响研究。
    实验用GH4169合金板材厚度为4.0mm，经生产车间滚底式加热炉热处理（制度为980℃×11min，空冷）后，检测晶粒度为7～8级；冶炼工艺路线为真空感应＋真空自耗。
实验方法：将固溶酸洗态GH4169板材厚度4.0mm成品，切取室温拉伸性能、硬度和显微组织试样；然后在实验室灶式炉进行热处理，热处理制度见表1；最后采用光学显微镜观察显微组织，检测室温拉伸性能和硬度。

表1 热处理制度及其室温拉伸性能和硬度检测结果

编号	试样状态	实验室热处理制度	σb/MPa	σS/MPa	δ5/%	HRB
1	生产车间固溶 酸洗	—	895	485	54.5	98
2	实验室重新固溶 水冷	980℃×11min，水冷	846	400	55	94
3	实验室重新固溶 空冷	980℃×11min，空冷	823	341	56.5	90
4	实验室重新固溶 水冷＋时效	980℃×11min，水冷＋时效	1437	1284	22.5	45.5 （HRC）
5	实验室重新固溶 空冷＋时效	980℃×11min，空冷＋时效	1362	1160	23	45（HRC）
6	实验室直接时效	时效热处理	1442	1262	22.5	45.5 （HRC）
注：时效热处理制度为：720℃×8h；以50℃/h炉冷至620℃×8h，空冷

试验结果如下：
（1）GH4169合金板材实验室重新固溶热处理水冷比空冷晶粒细小，存在细小条带状分布晶粒，强度高；
（2）GH4169合金板材室温拉伸性能与晶粒大小存在一定关系，当晶粒细小时强度较高，反之则强度降低；
（3）GH4169合金板材时效态硬度值与成分密切相关，当时效处理制度相同时，由成分起主导作用。