碳含量对GH3030合金的影响

GH3030合金介绍

GH3030合金是早期发展的 80Ni-20Cr 固溶强化型高温合金，该合金化学成分简单，在 800 °C 以下具有满意的热强性和高塑性，并具有良好的抗氧化、热疲劳、冷冲压和焊接工艺性能，因此在航空航天、舰船、石油化工等领域得到了广泛的应用。合金涉及到丝材、带材、棒材等多种规格。其中，丝材包括弹簧丝、焊丝、冷镦丝3 种形式，棒材包括热轧(锻)棒、冷拉棒等。

碳含量对 GH3030 合金热轧态组织的影响

研究碳含量对 GH3030 合金组织和性能的影响，设计了碳含量分别为 0.116% 、0.054% 、0.071% 、0.118% 和 0.140% ( 质量分数，下同) 的 5 组不同的合金。试验合金经真空感应炉( VIM) 冶炼出铸锭，之后热轧成6.5 mm 合金棒。试验合金的主要化学成分见表。

在6.5mm 合金棒上取若干试样，进行 980 °C ，保温 20 min 水冷固溶热处理。将热轧态和固溶处理后的试样横向打磨、抛光后，采用 HCl(10 mL) + H 2 O(10 mL) + CuSO 4 (2 g) 腐蚀剂进行腐蚀。用 Neophot-21 型光学显微镜和 JSM-6510 型扫描电镜观察分析显微组织变化规律。 

随着碳含量增加，在晶界和晶内均析出少量颗粒状析出相，并且析出相数量随着 C 含量增加而增多。通过热力学模拟计算，并对析出相进行 EDS 能谱分析和查阅相关文献资料 ，判定析出相为富含 Cr 的 M 7 C 3型碳化物。在合金热轧过程中，合金发生动态再结晶，通过大角度界面的迁移，消除原来的形变组织，形成新的无畸变的细小晶粒。碳化物的存在对晶界移动有钉扎作用，阻碍晶粒长大，细化晶粒。因此碳含量越多，析出碳化物数量越多，晶粒尺寸越小。

结果表明，GH3030 合金随着 C 含量的增加，碳化物数量增多，合金晶粒尺寸减小，其中在 0． 016% ～ 0． 071% 的C 含量变化范围内，碳化物数量和晶粒尺寸变化趋势最为明显。