GH4648高温合金性能特点和应用领域

GH4648简介：
GH4648是baiNi-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，长期使用温度du小于zhi900℃，短时使用温度可达1100℃。合金的特点是加入约ω（daoCr）32%，使之具有优异的抗热腐蚀性能。同时合金具有中等的强度和良好的看疲劳和蠕变性能，良好的冷加工性能和焊接性能。适于制作温度在900℃~1100℃、要求优异的耐腐蚀性能的高温结构件。供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件和环形件。

合金以用于制作先进航空发动机燃烧室部件及其他热端部件，批产和使用情况良好。相近牌号在国外航空发动机中已获得了极为广泛的应用。

合金的综合性能优于国内的GH3044和GH3128性能水平。由于GH4648具有较GH3044更小的比重，所以该合金具有更高的比强度。

引 言

GH4648合金是一种时效硬化型高铬镍基变形高温合金，主要用作航空发动机900 ℃以下的抗氧化承力件[];在高温下，该合金不仅有较高的强度，而且还有较好的抗氧化性能l²1;在化学成分上，该合金与其它高温合金相比，一个突出特点B]是Cr含量高达32%～35%。我厂对GH4648合金的了解和研究起步较晚，本次生产的该合金为我厂的首次试制，为了给我厂该合金薄板成品固溶热处理制度提供参考数据，进行了热处理对冷塑性变形GH4648合金组织和性能影响的研究工作。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

本研究的实验材料为我厂采用真空感应炉冶炼加真空自耗炉重熔双联工艺生产的厚度为1.2mm,经1115 ℃～1120 ℃×8 min空冷固溶热处理后晶粒度为5.5级的薄板，其化学成分见表1。

1.2 实验方法

根据我厂GH4648合金生产工艺要求成品冷轧总变形量为25%～30%,所以本实验方法为：首先对以上固溶后的GH4648合金薄板进行室温25%冷拉塑性变形，然后用不同热处理制度(850 ℃～1175 ℃×8 min,每隔25 ℃固溶一次，空冷)进行固溶热处理，最后切取金相试样和室温拉伸性能试样，采用光学显微镜观察沿拉伸方向即伸长面的显微组织变化，检测板材室温拉伸性能1.2 实验方法

根据我厂GH4648合金生产工艺要求成品冷轧总变形量为25%～30%,所以本实验方法为：首先对以上固溶后的GH4648合金薄板进行室温25%冷拉塑性变形，然后用不同热处理制度(850 ℃～1175 ℃×8 min,每隔25 ℃固溶一次，空冷)进行固溶热处理，最后切取金相试样和室温拉伸性能试样，采用光学显微镜观察沿拉伸方向即伸长面的显微组织变化，检测板材室温拉伸性能σb和δs。

2实验结果与讨论

2.1 GH4648合金的回复和静态再结晶

GH4648合金冷塑性变形前晶粒大小均匀，显微组织如图1(a)所示；经室温25%冷拉塑性变形，在850 ℃×8 min空冷热处理后晶粒产生了一定的回复，但晶粒大小不均匀，有拉长状组织，如图1(b)所示；在875 ℃~1000 ℃×8 min空冷热处理后，晶粒得到了更大程度的回复和静态再结晶，但仍有拉长状组织存在，如图1(c)所示；在1025 ℃×8 min空冷热处理后显微组织，如图1(d)所示，合金晶粒明显细化，这是因为在室温状态下变形25%使GH4648合金晶粒发生转动和被分割或破碎，在晶界堆积很多的位错和很大的位相差，通过1025 ℃×8 min空冷静态再结晶回复晶界，使晶界转化为平衡结构，所以形成了比冷塑性变形前要细许多的细晶组织；在1050 ℃×8min空冷热处理后，显微组织如图1(e)所示，合金静态再结晶完全，晶粒仍比塑性变形和热处理前细小均匀。

由此可知，进行冷拉塑性变形后，GH4648合金静态再结晶的温度范围为1025 ℃~1050 ℃。

2.2 GH4648合金的晶粒长大

由图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的组织形貌和晶粒大小情况，可以得出GH4648合金固溶温度在1050 ℃～1175 ℃之间时，晶粒长大规律，即固溶温度与平均晶粒直径的关系曲线为图3所示。

由图3可以看出，GH4648合金的再结晶晶粒长大倾向随加热温度的升高表现出增大的趋势：经冷塑性变形后，当固溶温度在1025 ℃~1125 ℃时，晶粒缓慢长大；当固溶温度在1125 ℃～1175 ℃时，晶粒急剧长大。

2.3 GH4648合金固溶温度对相析出的影响

为0.043%,Y'为2.060%,M₂₃G₆为0.686%,MC为0.188%;而且α-Cr相是直接从基体中单独析出，其化学成分为：99.21%Cr,0.55%W,0.22%Mo。Cr₂₃C₆的化学成分为：2.16%Ni,72.28%Cr,20.38%Mb,5.14%C;合金经标准热处理(1140 ℃×1 h,空冷；+900℃×16 h,空冷)后，SEM组织形貌为图4所示，从图4可以看出，碳化物(主要为M₃C₆,M₇C₃等)在晶界析出；而a-Cr相的析出形态有两种，一种为短棒状，另一种呈小的颗粒状。

在本实验的GH4648合金的化学成分情况下，经标准热处理后相的析出显微组织如图5所示。在进行950 ℃×8 min空冷固溶热处理后析出相较少为图6(a)所示；经975 ℃×8min空冷热处理后晶内明显有较多弥散相析出为图6(b)所示；经1025 ℃×8min空冷热处理后，试样同样有较多的析出相，为图6(d)所示；在进行1050 ℃×8min空冷热处理后，试样相析出量明显减少，为图6(e)所示；而经1000 ℃×8min空冷热处理后，析出相比其他温度热处理的析出相均多。

由此可得，在本实验材料GH4648合金的化学成分，保温时间为8min空冷情况下平衡相的析出温度在950 ℃~1050 ℃,析出峰在1000 ℃左右。

2.4 GH4648合金的固溶温度对力学性能的影响

通过GH4648合金板材室温拉伸性能 和δs检测，可得出固溶温度与室温拉伸性能关系曲线为图7所示。由图7可以看出，9b随固溶温度的升高，而越来越小；⁶s随温度变化先增大后降低，然后又增大，当固溶温度为1115 ℃左右时，$s达到峰值，而此时0也较为理想，所以为使GH4648合金具有满意的综合性能，该合金冷轧薄板成品固溶温度应为1110 ℃~1120 ℃。

3 结论

3.1 GH4648合金的静态再结晶温度范围为1025 ℃~1050 ℃。

3.2 GH4648合金的再结晶晶粒长大倾向随加热温度的升高表现出增大的趋势：经冷塑性变形后，当固溶温度在1025 ℃~1125 ℃时，晶粒缓慢长大；当固溶温度在1125 ℃~1175 ℃时，晶粒急剧长大。