(GH1131/GH131)是什么合金材质化学性能如何
1 前言
GH1131合金是一种以W、Mo、Nb和N等元素进行固溶强化型的铁基高温合金，含镍量为28%,是目前含镍量最低的高温合金之一。该合金主要特点是具有较高的热强性和良好的工艺性能。本文就长钢三厂对该合金的热处理温度的研究予以介绍。
2试验用料和试验方法
2.1 试验用料
本试验采用的GH1131合金试验料为非真空感应+电渣重熔双联工艺生产。其化学成分中不含易氧化元素Al、Ti,化学成分如表1所示。
2.2 试验方法
GH1131合金是固溶强化型奥氏体合金，为获得合适的组织与良好的综合性能，进行了合金的晶粒长大倾向试验，研究了合金的固溶温度与性能的关系，确定了GH1131合金的热处理制度。
2.2.1 晶粒长大试验
从厚度为1.5mm的冷轧薄板上切取金相样品，经不同温度保温10分钟，热处理后进行金相观察，测定样品的硬度，用显微组织分析研究了合金的再结晶过程。结果如表2及图1、2所示。
热处理制度为750～900℃×10min时，冷加工状态仍消除，金属再结晶还没有开始。920 ℃时在拉长晶粒之间出现小晶粒，合金开始再结晶。940～1000℃时拉长的大晶粒和小晶粒相混合，再结晶继续进行。当热处理温度为1020 ℃时，拉长晶粒全部被等轴晶所代替，再结晶基本完成。随着热处理温度再提高，再结晶过程进一步完善。
从热处理制度与硬度的关系曲线(图1)可见，在920℃以后，再结晶开始，硬度明显下降。当固溶温度超过1020 ℃时，再结晶已完成，等轴晶尚未长大，硬度值变化很小。随后，晶粒长大硬度值急剧下降。在1100～1160 ℃范围内，合金晶粒度变化不大，硬度值也趋于平稳。以上不同方法所得试验结果表明，GH1131合金于900 ℃开始再结晶，1040℃再结晶完善。
2.2.2 成品热处理制度的探讨
GH1131合金，在冶金厂生产已有几十年历史，在热处理制度方面已作过试验，对厚度为8～40毫米的冷轧薄板，推荐热处理制度为1130～1170℃。生产实践证明，这一热处理制度能获得较好的综合性能。但考虑到铁基合金的高温抗氧化性较差，热处理温度高时，会增加板面氧化腐蚀。为选择合适的固溶温度，进行了成品热处理制度的研究。以前的工作表明，固溶时间对晶粒度及性能影响不大，因此，只做热处理温度对合金主要性能的影响试验。取厚度为1.5毫米的冷轧板，经1000～1200 ℃保温10公钟空冷处理后，检查合金的晶粒度，测试室温拉伸、900℃高温拉伸。从表3中可看出：随热处理温度的升高，合金的晶粒不断长大，高温拉伸强度增加，900 ℃的拉伸塑性有所降低，据有关文献报道，这是由于NbC在晶界上形成连续薄膜，使得有NbC脆性薄壳的晶界在高温下对显微裂纹的萌生和迅速扩展十分有利。
3 对提高900℃拉伸塑性的热处理制度的探讨
取一GH1131合金试片经1150 ℃×8分钟固溶处理后，用金相观察合金的组织可知，合金中除存在有复杂面心立方M₆C外，还有一次碳化物NbC,它属于面心立方，以及不规则块状的Z相。
M₆C在970 ℃达到析出高峰。随固溶温度的升高略有下降，当固溶温度超过1100 ℃时，M₆C相逐渐溶解。在1160℃固溶时，晶界面上仅存在NbC和Z相，更有利于裂纹扩展。根据较高固溶温度对形成NbC(面心立方碳化物)有利而较低固溶温度对形成M₆C(复杂面心立方)碳化物有利，当温度超过1040℃,原来以块状形式存在于晶内和晶界的NbC也发生部分溶解，在冷却时以薄膜状MC形式析出，合金元素充分固溶，使合金晶内强度显著提高。而晶界析出物的大量减少，同时又析出薄片状NbC,使合金900℃塑性显著降低。因此，可以通过1160℃固溶处理1小时炉冷至1050 ℃保温2～4小时空冷的热处理工艺，基本消除NbC薄膜，并在晶界上均匀析出中等颗粒的M₆C碳化物，形成链状晶界，阻碍晶界裂纹的扩展，提高GH1131的综合性能。
4结论
(1) GH1131合金成品热处理温度控制在1140±10 ℃范围内为最佳，有良好综合性能。
(2) GH1131随热处理温度的增高晶粒不断长大，高温拉伸强度逐渐增加。
(3)GH1131合金在900℃出现瞬时塑性降低是由于NbC在晶界上形成连续薄膜。通过1160 ℃保温一小时炉冷至1050℃保温2～4小时空冷，可基本消除NbC薄膜。
5 结论
1 GH536合金焊管，由于采用不加填料的自动氩弧焊工艺，焊缝区没有受到气体和异类合金污染，焊缝区的成分与基体完全一致。通过轧制变形和固溶再结晶处理，完全可能实现无缝化的目标。
2 GH536合金焊管要达到消除焊缝铸态组织的目的，其总变形量必须大于58%。
3要使GH536合金焊管的力学性能达到和超过技术条件要求，其轧制累计变形量必须达到77 %。
4经轧制变形的GH536合金焊管，要使焊缝和基体金属都具有均匀一致的细晶组织，即达到无缝化的目的，采用1100～1150℃×15min固溶再结晶处理的制度为宜。
