鎳基高溫合金鍛件的熱處理

1、鍥基高溫合金鍛件的熱處理2007-12-08關(guān)鍵字：鍛件在鍛造中常用可鍛性這一名詞表示金屬材料在鍛造時(shí)變形的難易程度?？慑懶砸话阌盟苄院妥冃慰沽蓚€(gè)指標(biāo)來衡量。高溫下塑性好、變形抗力低的鋼或合金，較容易鍛造，由可鍛性好；而塑性差、變形抗力大的鋼或合金，鍛造時(shí)易產(chǎn)生裂紋等缺陷，或所需設(shè)備噸位較大，鍛造較困難，故可鍛性差。在國(guó)外常評(píng)價(jià)各種鋼及合金的相對(duì)可鍛性。相應(yīng)可鍛性是基于各種合金在各自鍛造溫度范圍內(nèi)每消耗單位能量所得到的變形量，同時(shí)還考慮了合金在鍛造工藝條件下達(dá)到規(guī)定的急劇變形程度的困難性以及斷裂傾向性?？慑懶詫?duì)鍛件成形和鍛件質(zhì)量有重要影響，了解和研究各種金屬材料的可鍛性，對(duì)于正確制定鍛造工藝

2、和確定鍛造設(shè)備噸位具有重要意義。1.雜質(zhì)及合金元素對(duì)鋼的塑性影響鋼的高溫塑性除與冶金質(zhì)量和鍛造熱參數(shù)等因素有關(guān)外，主要取決于它的化學(xué)成分。硫在固溶體中的溶解度極小，在鋼中常以FeS的形式存在，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(diǎn)（約985c）共晶體，分布于晶界，當(dāng)鋼在8001200c進(jìn)行鍛造時(shí)，會(huì)因晶界發(fā)生熔化而開裂，呈熱脆性，因而限制鋼中的硫含量在0.03%以下。磷可溶于鐵素體，使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，但使其塑性、韌性顯著下降,尤其在低溫時(shí)要為嚴(yán)重，即使鋼呈現(xiàn)冷脆性。氮可溶于鐵素體，當(dāng)鋼快冷后在200250c加熱時(shí)，會(huì)有氮化物析出,使鋼的硬度、強(qiáng)度上升，塑性、韌性大為下降，即使鋼呈現(xiàn)藍(lán)脆性（時(shí)效脆性）。氧在

3、鋼中形成的氧化物夾雜如MnO,SiO2,Al2O3等，它們的熔點(diǎn)高，硬而脆，其數(shù)量、大小及分布情況對(duì)鋼的塑性有一定影響。而FeO與FeS可形成低熔點(diǎn)（約930C）共晶體，加劇鋼的熱脆性。氫含量高的鋼鍛造時(shí)易產(chǎn)生龜裂，并在冷卻過程中易形成白點(diǎn)等缺陷碳在鍛造溫度范圍內(nèi)，若能全部溶入奧氏體，則對(duì)鋼的塑性影響不大。只有當(dāng)鋼的含碳量較高時(shí)，由于較多滲碳體甚至萊氏體從固溶體中析出，鋼的塑性才大為下降。鈕在鋼中可優(yōu)先形成MnS（容點(diǎn)為1620c）,從而減小鋼的熱脆性。當(dāng)鉆含量大于0.8%時(shí)，作為合金元素，促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大，使鋼容易產(chǎn)生過熱。鍥在冶煉過程中可提高鋼的吸氣能力，尤其是吸收氫的能力，促進(jìn)鋼中形成氣泡或

4、產(chǎn)生裂紋。鍥與鋼中的硫易結(jié)合形成低熔點(diǎn)共晶體（Ni3S2-Ni）,熔點(diǎn)約為640C,分布于晶界上，在鍛造時(shí)引起熱脆性。銘是鐵素體形成元素，鐵素體型的高銘鋼晶粒長(zhǎng)大傾向大，容易產(chǎn)生過熱。當(dāng)含碳量少時(shí)，所有的銘鋼（一直到30%理性都是好的，可以順利地進(jìn)行鍛造。鴇是典型的碳化物形成元素，主要通過它所形成的碳化物起作用，鴇對(duì)鋼塑性的影響視其形成碳化物的數(shù)量、大小和分布而定。銳能細(xì)化晶粒，在高溫下阻止晶粒長(zhǎng)大，是一種顯著提高鋼的高溫塑性的元素。但當(dāng)鈾的含量超過它在rFe中的溶解度時(shí)，將引起晶粒粗化，塑性降低。鋁的碳化物在高溫下難于溶解，可阻礙晶粒長(zhǎng)大，減輕過熱傾向。若鑰與硫結(jié)合形成MoS因MoS的熔點(diǎn)較

5、低（11001200c）,且其共晶體沿晶界分布呈網(wǎng)狀，鍛造時(shí)容易沿晶界產(chǎn)生裂紋。銅在鋼或合金中，若不溶于固溶體時(shí)，便成為游離銅，游離銅在高溫下沿晶界擴(kuò)散，當(dāng)鍛造溫度高于銅的熔點(diǎn)（1080C）時(shí)，因銅液破壞了晶粒間的連續(xù)性，將導(dǎo)致發(fā)生裂紋或龜裂。鈦與硫形成TiS,其熔點(diǎn)高于FeS,可減輕高硫鋼的熱脆性。硼被認(rèn)為是強(qiáng)化和凈化品界的元素，故可提高鋼或合金的塑性，但多量的硼易形成FeB,沿晶界析出，P1低鋼的塑性。2.高溫塑性熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)量鋼的可鍛性的一種常用手段。顧名思義，它是在試驗(yàn)材料所可能采用的熱成形溫度范圍內(nèi)選擇若干溫度，進(jìn)行棒狀試樣熱扭轉(zhuǎn)直至斷裂。試驗(yàn)中紀(jì)錄下扭至斷裂的圈數(shù)（塑性指標(biāo)）及維

6、持恒速扭轉(zhuǎn)的扭矩（變形抗力指標(biāo)）。在某一溫度下若扭轉(zhuǎn)的圈數(shù)最多，則此溫度被認(rèn)為是該材料的最佳熱成形溫度。圖4表明了由熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)所確定的幾種合金結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼的塑性圖。由圖可見，在9001300c范圍內(nèi)，三種低碳合金結(jié)構(gòu)鋼30CrMnSiA,12CrNi3A和18CrNi4WA勺塑性隨著溫度t的上升而提高。由于合金元素和含碳量的不同，三種低合金結(jié)構(gòu)鋼的高溫塑性低于15號(hào)鋼，但大于三種工具鋼和軸承鋼GCr1S由圖4還可看出，低碳合金結(jié)構(gòu)鋼最大塑性對(duì)應(yīng)的溫度比軸承鋼、高碳工具鋼的高。這主要是由于后者在狀態(tài)圖上的液相點(diǎn)較低、過熱和過燒溫度較低所致。用軋制方法測(cè)得的Cr12Moa具鋼的塑Tt變形極限gh

7、/H）與溫度的關(guān)系，以及用拉伸方法測(cè)得的Cr12MoV：具鋼的斷面縮減率甲與溫度的關(guān)系如圖5所示。在軋制時(shí)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，相對(duì)壓下量h/H可達(dá)70%-80%在拉伸時(shí)的單向拉應(yīng)力狀態(tài)下，斷面縮減率最高可達(dá)50流右。說明即使高碳工具鋼Cr12MoVt具有較高的熱加工塑性，而合金結(jié)構(gòu)鋼則具有更高的塑性，它們可以在各種設(shè)備上鍛造成各種各樣形狀的鍛件。鍛態(tài)鋼和鍛態(tài)鋼加工塑性與溫度的關(guān)系如圖6示意。圖中表明，在鍛造溫度下鑄態(tài)鋼的加工塑性比鍛態(tài)的低。這是因?yàn)殍T態(tài)鋼的化學(xué)成分不均勻，存在有各種偏析和鑄造缺陷，在晶界上常分布有低熔點(diǎn)化合物或共品，鑄態(tài)鋼的熔點(diǎn)通常比處于再結(jié)晶細(xì)晶粒狀態(tài)的同種鋼的熔點(diǎn)低，當(dāng)變形生成熱使工件溫度增加時(shí)，易產(chǎn)生局部熔化，使變形金屬晶界開裂。圖6所示低塑性中間溫度區(qū)對(duì)一些鋼是存在的，這種情況認(rèn)為是溫加工溫度足夠高而使晶界滑移并產(chǎn)生