冷变形及退火工艺对617B合金组织性能的影响

陈柏旭

617B合金是在Inconel617合金基础上改型得到的一种以固溶强化为主的Ni-Cr-Co-Mo型高温合金，合金中添加了Al和Ti形成少量的γ'相（4%～5%）析出强化，在时效态合金中还有少量M6C相和Ni2（Cr、Mo）相，由于该合金具有优异的高温持久性能及抗高温氧化性能，已经作为700℃先进超超临界火电站中锅炉过热器、再热器以及集箱和主蒸汽管道的候选材料。目前对于该合金的研究主要集中在高温组织稳定性、蒸汽氧化以及耐腐蚀性能等方面，在冷加工及热处理方面的研究较少。科研人员通过实验和理论计算等方法，研究冷轧及退火工艺对合金管材组织和力学性能的影响。

实验材料为真空感应炉熔炼加气氛保护电渣重熔双联工艺冶炼的617B合金，铸锭经过均匀化、锻造和机加工后制成挤压坯，在6000t卧式挤压机上挤压出管坯，分别按照变形量为9%～58%冷轧成管材。在冷轧后的管材上切取金相试样和力学测试试样，分别在箱式热处理炉中进行不同温度和时间的退火处理，退火温度为1080～1200℃，退火时间为5～90min，冷却方式为水冷。
将热处理后的试样打磨、抛光后，采用10%草酸溶液电解，电压为5V，通过LEICA-DMR光学显微镜观察分析合金显微组织，并根据GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》，采用直线截点法统计平均晶粒尺寸。在Z150/SN5A型电子式材料试验机上进行热处理前后标准拉伸试样的拉伸试验。试验结果表明：
（1）随着冷变形量的增加，晶粒沿着最大主变形方向被拉长，形成了长条状的形变带；合金室温抗拉强度和屈服强度提高，延伸率下降；变形量到9%时，管材塑性对形变硬化非常敏感。
（2）随着退火温度的提高，合金的晶粒逐渐长大，并且在退火温度到1160℃以上时，晶粒长大速度明显增大；不同变形量下冷变形合金晶粒长大的激活能Q均远大于纯Ni的自扩散激活能。Q值随着变形量的增大先升高后降低。
（3）当退火温度从1080℃提高到1160℃时，随着温度的提高，617B合金管材的抗拉强度和屈服强度降低，塑性提高；继续提高温度，合金强度和塑性变化不大。
（4）随着退火温度的提高，合金晶粒长大指数η值先增大后减小。在1080℃时，η值在0.1～0.2之间，当温度升高到1120～1160℃后，η值骤增到0.5～0.6之间，到1200℃时，η值又降低到0.3～0.4。