博一建材讯:GH4169(美国牌号为Inconel718)合金是1959年由国际镍公司研制出的一种新型铁-镍-铬高温合金,其显微组织主要由δ相、碳化物、γ″-Ni3Nb、γ'-Ni3(A1、Ti、Nb)等沉淀强化相和奥氏体基体组成。该合金具有强度高、抗氧化、抗辐照、组织稳定性好、热加工及焊接性能优良等特点,且成本较低,因而其管材在航天、航空等发动机的环控系统中得到了广泛应用。
该合金管材主要为冷拔无缝管,其加工工艺极其复杂,即先通过热挤压或机加工得到所需尺寸的管坯,再在轧管机上经过多道次退火、冷拔加工成成品管,最后再对成品管材进行热处理,获得力学性能和显微组织符合要求的管材。冷拔过程中的变形量与热处理温度对该合金管材的性能与质量都有较大影响,所以对GH4169合金冷拔管加工工艺和热处理工艺的研究就显得尤为重要,而该合金的最大优点是可以通过调整冷变形工艺参数并结合不同热处理工艺来获得不同晶粒尺寸和性能的冶金产品或管材。在法、美等发达国家,很早就对其冷加工成型工艺以及相应的热处理进行了系统研究,但我国对该合金制备工艺参数优化方面的研究报道还较少。为此,研究人员根据国内现有生产设备及产品的技术条件,对不同变形量冷拔和不同温度热处理后冷拔管的组织与性能进行了研究,以获得最佳加工工艺参数,这对我国航空工业的发展、自主创新能力的提高有重要意义。
试验用的GH4169合金管坯为市售,其尺寸为Φ78mm×8㎜(壁厚)×1000㎜,其化学成分(质量分数/%)为0.041C,0.070Si,0.010Cu,0.032Mn,5.25Nb,53.02Ni,0.030Co,18.90Cr,2.97Mo,0.97Ti,0.60Al,0.002B,0.0015S。
合金管坯分别经20%、30%、40%、50%、60%变形量冷拔后在800~1100℃进行中间热处理,然后分别对不同合金管试样进行显微组织分析,来确定适宜的冷拔变形量及中间热处理温度;最后再将合金管在该变形量下进行4道次冷拔变形和3次最佳中间退火温度下的热处理,得到Φ52mm×1㎜(壁厚)成品合金管,最后在955、990℃分别保温30~60min,对成品管进行最终热处理,真空度为6.67×10-3Pa,在氮气保护下快冷至200℃出炉。试验结果表明:
大变形量(大于40%)冷拔的GH4169合金管经800~850℃热处理后会析出δ相,导致抗拉强度略有上升,超过1000℃热处理后δ相溶解,抗拉强度缓慢降低。
GH4169合金管的优化工艺参数为冷拔变形量40%~50%,中间热处理温度1000~1050℃,成品管热处理温度为955~990℃。
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