GH2036盘坯亮斑问题及解决办法研讨

发布时间：2022-05-10 作者：焱狄金属次数：1224次

GH2036
GH2036是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，主要以形成VC强化相进行沉淀硬化，使用温度小于650℃。合金的成分简单，组织稳定性好。在600℃-650℃具有较好的物理和力学性能，并有良好的切削加工性能。产要产品有盘件、环件、热轧棒材和冷拉棒材等。
化学成分

元素

最小

0.34

11.5

7.0

1.1

Bal

0.25

1.25

0.3

7.5

最大

0.40

13.5

9.0

1.4

0.12

0.50

1.55

0.03

0.035

0.8

9.5

应用范围
合金已用于制造透亮分动机涡轮盘、承力环和紧固件等零部件；合金也可用于制造柴油机、汽轮机的增压涡轮叶片和其他高温零部件。
敏感性
在高温合金系列中，该合金的产量较大，使用较广。合金的线膨胀系数较高，抗氧化和耐腐蚀性能较差，特别是在盐雾气氛和常温与高温循环不情况下腐蚀严重。可以导致低周疲劳性能降低。合金在600℃-650℃具有缺口持久敏感性。
热处理制度
热轧棒材和锻制棒材固溶温度1140℃，水冷+670℃保温12小时+770℃-800℃保温14小时，空冷。
锻件固溶温度1140℃，快速+800℃-850℃保温8小时空冷。
密度：7.85
CH2036合金首要用于600℃~650℃的涡轮盘，合金是以VC、M，C为首要强化相的铁基高温合金，并含有少数的Mo、Nb，合金的自身特色碳化物较多，易构成碳化物偏析，构成亮斑状缺点。本文首要从铸造工艺人手，改进合金的碳化物偏析问题。
实验办法
选取存在亮斑的盘件，合金熔炼成分见表1.将亮斑部位部分解剖，部分亮斑低倍图片在亮斑部位取样对亮斑安排选用高倍剖析、JSM-5600LV扫描电镜+INCA能谱仪进行剖析，剖析亮斑安排详细成分组成及剖析构成原因。
实验成果及剖析
亮斑部位高倍成果及剖析
亮斑部位进行显微剖析，100倍和500倍的金相照片中能够明显看出，晶粒不均以及有黑色块状偏析，在黑色分出物邻近的晶粒明显要细，无分出物的当地晶粒要粗大一些。推测分出物为碳化物类型。
扫描电镜检测成果
对亮斑部位和正常部位选用JSM-5600LV扫描电镜+INCA能谱仪进行剖析，电镜图片，并对不同点进行能谱剖析，对应部位化学元素组成。从0#方位的扫描电镜图样看，分出相描摹能够分为3种：块状、片状和颗粒状。块状和片状分出相大都散布在枝晶间，正常的顆粒状分出相则大都弥散散布在枝晶内部，对1#方位进行分出相及选区扫描，获得其均匀成分见1#方位及对应成分表。从扫描描摹来看，正常区的分出相为沿晶界的粒状分出物，且基底晶界上粒状相呈链状不接连散布，在晶界分出的块状物富含Nb、V。对正常区与“亮斑”区进行选区成分比照剖析GH2036合金亮斑中富Mo、V和Cr等，首要以M.C、L aves等相方法的存在于晶界上，且数量多，尺度大。亮斑区和正常区有不同形状的分出物，正常安排的分出物为颗粒状.它弥散散布在枝晶内部为VC相，而亮斑区域的颗粒状分出相首要表现为由枝晶内往晶界处密集分出，也有少数弥散散布在枝晶间的片状相之间。亮斑区中的颗粒比正常区颗粒大而
解决办法
技术方案
GH2036合金靠体积分数约1%的二次VC颗粒散布在奥氏体基体进行沉淀强化，并有或许构成MaCh、M.C和MC。M， C中M是以Cr元素为主，有少数的Fe、Mo、Ni替代部分Cr原子。其存在的温度规模650℃~1100℃，因而一次M，C。型碳化物根本在铸造进程中溶解，然后时效进程中分出均匀细微的二次MC；M.C在高温合金中存在温度为760℃~1150℃，在含大量Mo和W的合金中构成，材料认为Mo+1/2W≥6%，就能构成M。C，否则构成M，，C.；因而MC和M.C都不是GH2036合金中构成亮斑的首要碳化物。可推断GH2036合金中亮斑构成原因首要以MC为主，并有部分氮化物和碳氮化物，经过1#、2#样能谱剖析成果来看，M首要是Nb、V、Mo和残余Ti等。一次MC构成在合金凝结进程中，十分安稳，具有穿晶和沿晶形状，大量散布在枝晶间。显示，要使一次NbC彻底固溶到奥氏体基体中，至少需求1190℃的温度和必定的时刻，而且GH2036合金中残余的N元素同样与Nb构成NbN，其与NbC性质类似。因而要使一次MC彻底固溶到基体至少需求1200℃的温度和必定时刻。为了在铸造进程中充沛破碎一次碳化物，CH2036合金选用屡次粗拔长铸造工艺。GH2036合金的铸造塑性同温度联系，考虑到其在1200℃时塑性最佳，铸造工艺在屡次徽拔进程中间火次添加一次从来看连轧出产尺度公、不圆度以及外表质量均优于原横列式轧线。从外表质量信息剖析原轧线出产的1Cr17Ni2钢在小标准存在划线、折叠以及耳子轧制等缺点，部分产品缺点深度超出标准要求，需离线人工清理，连轧线出产出来的1Crl7Ni 2钢材外表质量普遍杰出，外表有少数浅表划线，有少数头条钢坯调整进程中发生的轻微错位或尺度超差、超椭现象。从统计的成材率数据看，连轧线均匀成材率95.57%，而原轧线均匀成材率仅93.15%，成材率进步了2.43%。这得益于连轧出产外表质量的进步，削减了钢材缺点的修磨、作废量，另外轧制坯料长度的添加，单重也添加，相对切头尾量削减，也对成材率有必定的进步。
力学性能
1Cr17Ni2钢棒力学性能和硬度查验成果所示。连轧线出产的1Cr17Ni2归纳力学性能整体优于原轧线产品。
定论
新连轧出产线比原轧钢车间出产的1Cr17Ni2棒材查验数据比照，其归纳力学性能有所进步，钢的尺度公役操控和外表质量更好，归纳成材率进步了2.6%。
(1)连轧线出产1Cr17Ni2棒材归纳质量状况优于原轧线产品，成材率得到明显进步，有利于本钱降低，进步实践竞争力；
(2)严格操控轧件头部温降并辅以切头飞剪有效解决了1Cr17Ni2钢轧制进程中因劈头形成的无法咬入的轧制事端；高温铸造，铸造加热温度≥1200℃，并长时刻保温，使钢锭中的一次MC充沛固溶到基体中。
实验成果
选用多火次镦拔，中间火次高温铸造的方法出产的CH2036合金盘坯经低倍查验，无大块亮斑现象，并
且超声波探伤成果大幅度改进，能够间接说明安排均匀性有所改进，其100×倍金相成果。能够看出，新工艺铸造出的CH2036合金中，没有出现原有的大块亮斑状分出物，而是变了均匀细微的分出形状，弥散在基体中。而且晶粒度较原工艺有所细化。
定论
(1)CH2036合金低倍亮斑构成原因首要是一次MC和氮化物的偏聚。
(2)经过添加中间高温铸造道次，使碳化物在铸造进程中先溶解再弥散分出，能够有效消除GH2036合金锻件上的亮斑。

GH2036盘坯亮斑问题及解决办法研讨

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