【技术】高温合金热处理

发布者: 发布时间:2017/9/11 10:05:44 阅读:次 【字体:

  现代高温合金无论是何种元素为基体都是复杂的合金化系统,大多采用固溶强化、第二相强化和晶界强化三种手段对合金进行强化。高温合金采用的最基本热处理类型是固溶处理和时效处理。

  固溶处理和时效处理

  这两种热处理方式的配合使用可以得到各种组织状态和性能的组合,以满足零件的使用性能要求。

  固溶处理的温度、冷却速度和次数取决于所得到的性能。较高的固溶温度可使γ′相和碳化物固溶,晶粒长大,并获得最佳的持久蠕变强度。较低的固溶温度可溶解主要的强化相,没有晶粒长大和高温碳化物固溶,因而可获得高的瞬时拉伸强度。选择中等固溶处理温度可获得较好的综合性能。

  固溶处理后快速冷却,可使之在室温下保持高温时所获得的过饱和固溶体,但对一些合金化程度较高的合金来说,即使在固溶处理后以较大的速度冷却,也不能得到高温下的过饱和固溶体,因此多数合金经固溶处理后获得的还是多相组织。

  高温合金的时效可以是单级的或多级的,也可以是阶梯式的。时效温度和次数的选择取决于以下几个因素:

  ①预期的使用温度。

  ②析出的有效沉淀相的类型和数量。

  ③析出相的尺寸。

  ④所要求的强度和塑性、韧性的组合。

  在高温合金中使用较多的是两级时效,即先后在两种不同的温度下进行时效,可以产生不同尺寸和类型的第二相,从而获得最佳的性能组合。合金的时效温度一般应稍高于合金的使用温度,以获得较稳定的组织状态。常用的几种组合方式如下:一次固溶+一次时效工艺,多用于简单合金化的时效合金;二次固溶+一次时效工艺,目的是控制晶界碳化物析出,有的合金是为了调整γ′相尺寸;二次固溶+二次时效后可获得较好的晶界组织和两种大小γ′相质点,从而得到强度和塑性的良好配合。有时时效温度也可以先低温后高温;复杂的固溶+时效工艺没有一定的格局,视需要而定,多级固溶和多级时效一般用于低塑性高合金化的镍基合金,目的是为了改善塑性。

  高温合金热处理设备及保护气氛要求

  固溶处理的目的是消除加工硬化,恢复合金的组织和性能,决定合金组织和性能的关键因素是固溶处理温度,其次是固溶温度下的保温时间。因此,热处理设备的炉温均匀性要求对合金组织和性能的影响较大。固溶处理时热处理设备类别不低于±10℃,有条件的单位应尽量采用±5℃设备。

  时效过程中,时效硬化型高温合金经固溶处理获得固溶体和一定的晶粒尺寸后必须经时效处理以达到晶内和晶界强化相的合适数量、形态和分布,并获得所需的强度和适当的性能组合。对每个合金来说都存在一个时效析出的峰值温度,该温度范围一般还比较窄。例如对GH2150合金来说γ′相析出的峰值温度为750~780℃,高于此温度时合金将过时效。因此,时效温度的控制对合金的组织和性能有着重要影响,国外对高温合金的时效处理,去应力处理的设备类别要求非常严格。有的标准中规定时效处理、去应力处理的热处理设备类别为Ⅰ类(±3℃),考虑到我国航标对时效处理和去应力退火推荐采用±5℃加热炉,在能保证设计或工艺要求时,允许采用±10℃加热炉。

  热处理设备的气氛可以采用空气、保护气氛、惰性气体和氮气以及真空炉。保护气氛应采用稀释的放热型保护气氛,比较安全和经济,不宜使用吸热式保护气氛,因为吸热式气氛有渗碳作用。采用惰性气体保护气氛时,炉子进口处的气氛露点均应低于-50℃。采用氮气作保护气氛时,应采用高纯氮(≥99.99%)。由于高温下氮气有增氮作用,使用氮气作保护气体时,仅允许在不高于或等于770℃下使用。采用真空炉加热时,要充分考虑合金的合金元素饱和蒸汽压,选择真空压强时要兼顾考虑既不产生氧化、脱碳,又不产生合金元素的贫化。

Q Q:920433783
重庆市巴南区花溪工业园华陶收费站
Copyright © 2013-2021 重庆鼎亚科技有限公司 Inc. All rights reserved. 备案号:渝ICP备17007042号-2
友情链接: