GH2136镍基高温合金锻造比的确定
高温合金是能够在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料,因其具有较高的高温强度、良好的抗氧化及抗腐蚀性能。被广泛的应用于航天发动机及动力机械的热端部件。
GH2136属于铁基高温合金,对于目前使用的铁基高温合金含镍量25%~60%,也称为铁一镍基合金,以Ti-Al元素进行沉淀强化,为单一的奥氏体基体组织,具有良好的组织稳定性和可靠的使用性。尤其锻造铁一镍基合金具有最佳的拉伸和疲劳性能,在许多高温状态下使用的环类件均采用这种材质。锻造过程对高温合金的力学性能有着重要的影响,锻造后的组织状态是很难用热处理方法改变的,所以锻造过程中锻造比就是一项不容忽视的指标。
1锻造比对高温合金的影响
锻造比是锻件在锻造时变形程度的一种表示方法,锻造比的大小反映了锻造对锻件组织和力学性能的影响程度。
高温合金由于合金化程度高,没有同素异构转变,合金的晶粒度、组织的均匀度主要靠锻造变形的控制,因此,在变形温度确定之后,锻造比的选择就非常重要了。锻造比过小,在铸造时产生的枝晶偏析很难被打碎,会产生带状粗晶和局部粗晶,以及组织不均匀的现象。而这种现象带有一定的遗传性和顽固性,在接下来的热处理过程中是很难改变的;锻造比过大,一方面会造成不必要的浪费,另一方面高温合金的热敏性高、塑性低、变形抗力大,会引起锻件的裂纹,导致废品的产生。所以,在一定的锻造温度下.锻造比的大小要使变形量大于临界变形程度并且小于第二个晶粒长大区相应的变形程度,每一次的变形应深透和均匀,避免不均匀变形。
2试验过程及数据分析
试验用料选择材质为GH2136的高温合金,下料规格为Φ150mmx100mm的毛坯10件,分别按锻造时锻造比为2、4、6、8及9编制锻造工艺,锻造成截面为105mm×105mm、75mmx75mm、60mmx60mm、50mmx50mm及40mmx40mm(继续增加一个火次的锻造,即锻造比为9时)的条形锻件。
高温合金的锻造加热分为预热和加热两个阶段,工艺曲线如图1所示。

终锻温度900℃,锻造后堆放空冷。
另需要注意的是。为避免锻造时产生裂纹和晶粒的不均匀,所用工具工装及锻造设备的上、下锤砧均需预热至250℃以上。并且锻造时如发现裂纹及时停止锻造.将裂纹打磨掉再继续锻造。最后一个火次的变形量需大于15%。
锻造结束后按要求进行固溶、时效处理,其工艺为:(990±10)℃,保温1h,油冷;(710±10)℃,保温16h,空冷。
锻件热加工完成后,按锻造比从小到大的顺序,编号为A~E,进行了晶粒度和力学性能检测。按照GB/T14999.5进行晶粒度检测的检测结果见表1。力学性能检测结果见表2。

由以上试验及结果可以看出:试块A的锻造比较小,伸长率和断面收缩率稍低,也就是韧性稍低;试块E锻造比较大.锻造时火次多,发生了过热现象,虽没有裂纹的产生,但发生了粗晶现象,冲击值明显降低,也不宜采用,所以,锻造过程中的最佳锻造比为4-6,形状复杂或有较高要求的锻件,锻造比可达8。
3结语
从锻造的试验过程可以看出:GH2136的锻造从加热、组织的转变到锻造比的确定与结构钢有着非常大的区别.需严格执行锻造工艺过程的各项规定,并且最好的锻造比为4-6之间,而不是结构钢的大于1.5的数值。
按照以上的试验过程,成功地锻造了超临界汽轮机组和燃气轮机机组所用的密封环,在生产实践中取得了较为理想的效果。
