恒稳锻造在新型式金材混合物作业中的制约

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组织和力学性能经等温锻造后金相组织:其晶粒度为ASTM＝10级。微观组织晶粒均匀、没有出现混晶组织，说明本试验方案可获得组织均匀细小的锻件。由中可见，其晶界存在大量的δ相，而且大多呈颗粒状或短棒状；晶内有少量的颗粒状δ相分布，说明δ相的形核还在继续，而且可以发现表现的γ″δ转变的痕迹。呈颗粒状或短棒状分布于晶界的δ相使基体晶粒的晶界强化，这是提高抗拉性能的原因之一。由于锻造过程中析出相对晶界的“钉扎”作用，阻碍晶界迁移、阻止晶粒的长大，从而细化晶粒。晶粒细小、组织均匀是试样具有高强度的另一个主要原因。

经近等温锻造工艺锻造的IN718合金的力学性能试验数据分别如下：20℃拉伸，抗拉强度1480MPa，屈服强度1240MPa，伸长率16％，断面收缩率32％；650℃拉伸，抗拉强度1180MPa，屈服强度1040MPa，伸长率30％，断面收缩率70％。将各种性能数据与原创表1中所列相应指标相比，可见采用本文提出的近等温锻造工艺不仅可以保证IN718合金锻件的力学性能指标达到相应标准的要求，而且全部指标都超过标准很多：试样抗拉强度和屈服强度比指标高100MPa；塑性参数，伸长率和断口收缩率提高幅度更大，表现为优越的塑性。

锻造过程数值模拟可知，锻件几何尺寸模拟结果与试验结果相差0.2％～5.3％之间，平均误差2.1％，鼓肚部位的模拟最接近试验结果。

锻造试验中设备实际载荷与数值模拟所需载荷比较见表3和表2，设备载荷的模拟结果比试验结果要小一些，峰值载荷最大相差63.485kN，说明使用此模拟系统来预测试验的设备载荷是可行的。随着锻造过程的进行，锻件发生加工硬化，因此液压机吨位承上升趋势。

由表4可知，圆柱形毛坯的最大锻造载荷为50200kN，而选用环形毛坯最大锻造载荷为36700kN，相差13500kN。在锻造载荷比较稳定的台阶阶段，环形毛坯的载荷为15000kN左右，而圆柱形毛坯的锻造载荷约为18000kN左右，可见环形毛坯可以节约能量。

模拟锻造过程中形成的缺陷见5所示。试件损伤主要集中在鼓肚部位，实际锻造过程中试样在鼓肚部位确实出现了褶皱、开裂的现象。

锻造工艺参数，如锻造温度、变形量、应变速率都会造成此类缺陷，因此合理的预测锻造缺陷，并反馈为锻造工艺参数，开展试验，有利于节约能源、推动试验进程。从比较结果中可以看出，此模拟系统对于试验的过程中变形量与成形件几何尺寸、设备载荷以及材料损伤情况的模拟与试验结果吻合。因此，可以用来模拟涡轮盘的成形过程，用以指导生产实践。

结论（1）采用本文所提出的等温锻造工艺在液压机上锻造IN718合金，可获得晶粒度ASTM10级的均匀组织，且拉伸性能满足IN718锻件技术要求。（2）模拟系统对于试验的过程中变形量与成形件几何尺寸、设备载荷以及材料损伤情况的模拟与试验结果吻合，说明本文IN718合金材料模型的建立具有一定的优越性。