高温合金材料GH4169热处理工艺试验研究

\要 求
材试\ 编号\
屈服强度 /MPa
^ 1 035
抗拉强度 /MPa
彡1 275
延伸率 /%
彡12
断面收缩 率/ %
為15
9046
975
1 330 18.0 33.0
硬度 HB
彡331 388
达 到 技 术 规 范 要 求 ，特 别 是 该 材 料 的 名 义 屈 服 强 度 ，一般 仅 为
9047
965
1 260 22.0 37.0
338
900 ~ 980 MPa,而技术规范要求〇•0.2 & 1 035 MPa,造成返工率
9048
965
1 310 19.5 23.5
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特别高（如 表 1 所 示 ），因此有必要对其进行工艺试验研究。 2 热处理方案的制定 2 . 1 材料简介
我厂采用的高温合金GH4 1 6 9 材 料 ，采用真空感应熔炼加
10667
980
1 260 27.5 33.0
383
10668
910
1 250 26.5 31.0
375
10669
910
1 280 27.5 31.5
380
真 空 自 耗 重 熔 ，或 真 空 感 应 加 电 渣 重 熔 双 联 工 艺 冶 炼 而 成 ，其
54859
815
1 340 23.0 42.0
1 课题来源
热轧后经固溶处理交货。
在 600 MW及 1 000 MW机组国产 化 生 产 过 程 中 ，高中压
表 1 实际生产过程中GH4 1 6 9 材料的力学性能
叶 片 装 配 中 的 销 钉 采 用 高 温 合 金 材 料 GH4 169,技 术 规 范 要 求 该材料毛坯性能热处理后具有高强度和高硬度，同时具有良好 的塑性。生产中执行的工艺参数源自《抚 高 新 93 - 1 4 技术协 议 》中规定的固溶+ 两次时效工艺参数，但在毛坯实际热处理 生产过程中常出现在满足材料名义屈服强度或塑性指标难以
356
化学成分(熔炼分析)应满足表2 的要求[1]。棒料生产工艺为
表 4 化学成分
（W t . % )
C
Cr
Ni
Mo
Nb + Ta
Al
Fe
Co
B
0
N
Cu
容0.8 17.00-21.00 50.00 -55.00 2.80-3.30 0.65 -1.15 0.20-0.80 余量 容1.00 容0.006 容0.005 容0.01 容0.30
128
镍基合金一般都经过固溶处理和时效处理，使之得到均匀 的 固 溶 强 化 基 体 、适 当 的 晶 粒 度 和 较 好 的 沉 淀 强 化 相 。为了改 善碳化物在晶界的分布，使 之 呈 断 续 链 状 分 布 ，改善合金的持 久 强 度 和 塑 性 ，镍 基 合 金 一 般 采 取 二 次 固 溶 处 理 的 方 法 。 即经 过二次固溶处理，第一次加热到1 200丈〜1 250丈保温，使碳化 物全部溶解，再冷到碳化物溶解温度限（1 150T ) 以下保温，进 行 二 次 固 溶 ，碳 化 物 在 晶 界 析 出 呈 断 续 链 状 ，能 阻 碍 晶 界 的 相 互滑动，提高持久寿命和塑性。为了使沉淀析出的Y 相能有大 小 不 同 的 颗 粒 相 配 合 强 化 ，往 往 同 时 采 用 双 重 时 效 处 理 方 法 [2]。
Mn
Si
P
S
Pb
Bi
Se
Ca
Mg
Te
Tl
容0.35 容0.35
容0.015
容0.002 0 容0.000 5 容0.000 03 容0.000 3 容0.01 容0.01 容0.000 1 容0.000 1
经过热处理（固 溶 + 时效 ）后的钢棒的力学性能应符合表 3 的要求。
表 3 常温下材料的力学性能
合理。
3 性能试验与结果分析
3.2 工艺对比分析
3.1 性能热处理试验及结果
上述工艺参数与《抚 高 新 93 - 1 2 技术协议》中规定的固溶
按 照 上 述 热 处 理 工 艺 ，^ D600B - 201002A007、M0 5 1 -
技术研发
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.24,No.7,2017
高 温 合 金 材 料 GH4 1 6 9 热 处 理 工 艺 试 验 研 究
蒋子进
( 东 方 电 气 风 电 有 限 公 司 ，四 川 德 阳 618000)
摘 要 :通 过 高 温 合 金 材 料 G H 4 1 6 9 热处理工艺试验研究，得出了该材料合理的热处理工艺参数，圆满解决了高温合金材 料 G H 4 1 6 9 的性能热处理问题，为以后此类材料零件毛坯的热处理提供了技术支持。 关 键 词 ：高温合金；G H 4169；热处理；工艺参数 doi：10. 3969/j.issn.1006 - 8554.2017. 07. 049
屈服强度 抗拉强度
/MPa
/MPa
^ 1 035 彡1 275
延伸率 /%
彡12
断面收缩率 /%
為15
硬 度 HB 彡331
2.2 热处理工艺方案的制定 根 据 GH4 1 6 9 材料化学成分可知，该材料属于典型的镍基
高 温 合 金 。根 据 镜 基 合 金 钢 的 特 点 ，即 镜 含 量 高 时 ，在 含 硫 气 氛中由于会生成Ni3S2，而 Ni3S2 和 N 能形成共晶，共晶温度为 6 4 5 ^ 。由于硫一般是沿晶界渗人形成Ni3S2 的 ，这样低熔点共 晶将沿晶界出现，会 使 钢产生严重破坏，所以高镍钢不宜用于 含 硫 气 氛 中 ，故 热 处 理 固 溶 加 热 应 在 电 阻 炉 内 进 行 。
技术与市场
2017年第24卷第7期
技术研发
固溶后的毛坯加热到700丈〜720丈 温 度 并 保 温 10 h 后 ，然后 理 结 果 如 表 4 所 示 ，力 学 性 能 全 部 合 格 ，说 明 改 进 后 的 工 艺
炉 冷 到 6 0 0 ^ ~ 6 3 0 ^ 温 度 并 保 温 10 h 后 ，空冷。
根据上述镍基合金热处理的特点，结 合 高 温 合 金 GH4145 的热处理工艺要点，考 虑 到 销 钉 毛 坯 直 径 较 小 ，因此做性能热 处 理 采用固溶+ 稳 定 化 + 时效的热处理制度，即将毛坯加热到 9 5 0 ^ ~1 000丈温度透烧后保温1 ~2 h 以上，使碳化物在晶界
析 出 ，进行水冷固溶处理，然 后 ，进 行 稳 定 化 + 时效处理。先将