GH4099合金大棒材炸裂原因探究

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参 考 文 献
温度低于或等于 8 5 0 o C时 , 析 出相
直 径 小 于其
被 切 割 过 渡 到被 绕 过 的 临 界 尺 寸 , 而9 0 0℃ 或 9 0 0 o C以 上 ,^ y 析 出 相 大 于 这 个 临 界 尺 寸 。
GH 4 0 9 9合 金 大 棒 材 在 锻 造 后 采 用 空 冷 , 心部 到 表
[ 1 1 De r e k Hu l l 著. 断 口形 貌学 【 M】 . 李晓 刚 、 董超 芳 、 杜 翠薇 高瑾 、 卢琳译 . 北京 : 科 学出版社 , 2 0 0 9 [ 2 】 郭建亭著. 高温合金材料学【 M】 . 北京 : 科 学 出版社 , 2 0 0 9
面 的 温差 较 大 , 表 面析 出弥 散 细小 的
整个锻造过程 中, 表面有效应力应变最大 , 越
往心部 , 有 效 应力 应 变 减 小 。应 力 应 变 叠 加 后 , 最 后 棒 材 心 部 与 表 面 应 力 应 变 差 很 大 。 径 向锻 造 本 身 决 定 棒 材 表 面 受拉 应 力 , 心部受压应力 , 坯 料 锻 造 接 受 后 在 表 面 产 生 了 沿轴 向 4 5 。 左 右 的横 向小
一 :
锻造及后续冷却过程中由于残余应力释放扩展 , 最 终造 成 棒材纵 向炸裂 。
工艺改进措施 : 在锻造后 , 采 用 缓 慢 的冷 却 速
模 拟 过 程 中 未考 虑 钢 锭 与 外 界 的温 差 , 钢 锭 表
面 的热 量 散 失 引起 的降 温 。第 二 : 实际生产 中, 由 于坯 料 塑性 较 差 , 生 产 过 程 中有 停 顿 , 每 道 次 时 间 比模 拟 时 间 更 长 。但 总 体 温 度 变 化趋 势 与 实 际 还
, 棒 材 心
( 上转第 6 3 页) 供应商成分 的对 比, 偏差警戒值设 置为 1 . 5 , 批 号为 1 1 2 0 1 3 0 6 0 1 3的 对 比 偏 差 达 到 了一 1 . 5 9 , 超 出了 1 . 5 的偏差警戒值 , 就以红色显示该
行 的信 息 。 第 三 方合 金 验 收 监 督 小 组 根 据 系 统 报 警, 立 即对 该 批 号 的合 金 进 行 封 存 并 取 样 送 检 , 同 时 合 金 验 收 部 门也 按 正 常 程 序 对 该 批 号 合 金 进 行 重新 检测 , 直 至查 明原 因 , 问题得 到解 决 为止 。
( 2 ) 裂 纹 源在 快锻 开坯 过 程 中在 钢锭 心 部 沿 晶 界萌生 , 径 向锻造及冷却过程 中裂纹延 伸 , 残余应
力释 放导 致棒 材 炸裂 。 ( 3 )通过 工艺 改 进 措 施 : 在 锻造 前 钢 锭 进 行 均
成 。由于棒材从心部到表面温度梯度较大 , 变形 的

部析 出细 小 和大 尺 寸 的
, 造成 心 部 和 表 面变 形
抗力 相 差 较大 , 加 之 棒 材表 面 和 心部 的等 效应 力 应
变相差也大 , 这样棒材残余应力极大 ( 由于 条 件 有
限, 无法 对残余应力进行测算 ) 。棒材在修磨过程 中, 残余应力释放 , 心部裂纹扩展 , 从而整支棒材沿 纵 向炸裂 。

4 6・
特钢 技术
第2 O 卷第1 期
很长 , 坯料表面温度降的太快 , 心 部 与 表 面温 差 达 2 0 0 o C。 而 且 表 面 温 度 低 于 G H4 0 9 9合 金 强 化 相 ^ y 的 析 出温 度 , 导致 坯 料 表 面 塑性 降低 , 坯 料 心 部 与表 面 的 变形 抗 力 相 差 较 大wk.baidu.com。在 第 一 道 次 前 有
是相 接 近 。
度冷 却 , 或是 增加 一次 去应 力退 火工 艺 。
2 . 5 工艺 改进 后的效 果
工 艺 改进 后 , 攀 长 钢 公 司 共 生 产 了 两 炉 G H4 0 9 9合 金 西3 5 0 mm 棒 材 , 炉 号 分 别 为 :
T 1 3 A1 4 — 1 2 0和 T 1 3 A1 4 — 1 3 5 , 该 两 炉 棒 材 各 项 性 能
综上所述 , 裂纹萌生于快锻开坯过程 , 在 径 向
个 滚 圆过 程 , 该 阶 段 主 要 是 坯料 修 磨 坑较 深 , 对
表面进行整形 , 坯料变形量极小 , 对 整 个 模 拟 过 程 影 响不 大 , 因此 未对该 过 程进行 说 明及模 拟 。 在 整 个 模 拟 过 程 中表 面 温 度 与 实 际生 产 测 量 温度 偏 差 较大 , 这 可 能 是 由两 方 面原 因引起 的 。第
根源 。
坯 料 在 锻 造 过 程 中 心 部 温 度 均 高 于 强 化 相
的析出温度 , 而且 心 部 变形 量 极 小 , 在 这 过 程
中心 部 不 会 产 生 裂 纹 , 结合前面的纹裂源分析 , 可 以断 定 裂 纹 在 压 机 开 坯 过 程 中在 钢 锭 心 部 已经 形
不 均匀 性导 致在 径 向锻造 过程 中裂 纹延 生 。
沉 淀 强 化型 高 温合 金 的强 化 机 制有 : O r o w a n 绕
过 和位 错 切 割有 序 颗 粒 机 制 G H 4 0 9 9 合金 , 当 时效
匀化处理 , 减 少 成 分偏 析 ; 锻 造 后 棒 材 采 用 缓 冷 处 理, G H 4 0 9 9 合 金 大棒 材炸 裂 问题到 有效 解决 。
裂纹 。
指 标均 能满 足标 准要 求 , 成 品棒材探 伤 达到 G B /
T 4 1 6 2 A 一 2 0 0 8 A 级要求 , 说明改进工艺合理可行。
3 结 论
( 1 ) G H4 0 9 9 合 金 成 分偏 析 , 低熔点元素 A 1 、 S 、 S i 、 O在 晶界 处 偏 聚 , 形成低熔点相 , 是 裂 纹 产 生 的
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