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GH4099鎳鉻基高溫合金大棒材炸裂原因及解決方法
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-11-05
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀強(qiáng)化型高溫合金，合金加入鎢、鉬和鈷等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，加入Al、Ti元素形成時(shí)效強(qiáng)化相。合金板材主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)噴口殼體、加力筒體等零部件；軋制棒材用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片；鍛制棒材已用于制造大型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)部件。
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀強(qiáng)化型高溫合金，合金加入鎢、鉬和鈷等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，加入Al、Ti元素形成時(shí)效強(qiáng)化相。合金板材主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)噴口殼體、加力筒體等零部件；軋制棒材用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片；鍛制棒材已用于制造大型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)部件。GH4099Φ350mm大棒材用于生產(chǎn)地面燃?xì)鈾C(jī)。某廠首次生產(chǎn)GH4099合金大規(guī)格棒，在技術(shù)和工藝方面都不成熟。生產(chǎn)的兩爐GH4099合金Φ350mm棒材出現(xiàn)整支縱向炸裂現(xiàn)象，該公司聯(lián)合高等院校對(duì)棒材炸裂的原因進(jìn)行分析探究，為進(jìn)一步改進(jìn)工藝并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品提供理論依據(jù)。
GH4099合金大棒材生產(chǎn)工藝說(shuō)明：真空感應(yīng)爐冶煉＋真空自耗重熔→4500t壓機(jī)采用兩次鐓粗兩次拔長(zhǎng)→鍛造至440mm八角→表面修磨后轉(zhuǎn)精鍛機(jī)生產(chǎn)（加熱溫度1160℃，開鍛表面溫度928℃）→第一趟鍛至Φ425mm，表面良好（表面溫度915℃）→第二趟鍛至Φ411mm，表面溫裂紋（表面溫度903℃）→第三趟一端鍛至Φ390mm，表面產(chǎn)生很嚴(yán)重的橫向裂紋（表面溫度降至880℃），甩出后空冷→在修磨過(guò)程中棒材沿中心縱向炸裂。
首先采用光學(xué)偏光顯微鏡和掃描電鏡觀察斷口形貌；然后對(duì)缺陷處以及基體組織上選取幾點(diǎn)進(jìn)行能譜分析化學(xué)成分；利用光學(xué)顯微鏡分別觀察棒材表面、試樣及棒材心部炸裂面及其顯微組織形貌；利用有限元數(shù)值模擬GH4099棒材徑向鍛造過(guò)程，對(duì)棒材從表面到心部的溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行分析。分析研究結(jié)果表明：
（1）GH4099合金成分偏析，低熔點(diǎn)元素Al、S、Si、O在晶界處偏聚，形成低熔點(diǎn)相，是裂紋產(chǎn)生的根源。
（2）裂紋源在快鍛開坯過(guò)程中在鋼錠心部沿晶界萌生，徑向鍛造及冷卻過(guò)程中裂紋延伸，殘余應(yīng)力釋放導(dǎo)致棒材炸裂。
（3）通過(guò)工藝改進(jìn)措施：在鍛造前鋼錠進(jìn)行均勻化處理，減少成分偏析；鍛造后棒材采用緩冷處理，或是增加一次去應(yīng)力退火工藝，GH4099合金大棒材炸裂問(wèn)題得到有效解決。
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