2014/12/26
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等温锻压新型式金材组件和功效
试验用材料试验用材料是采用经真空感应+真空自耗的冶炼工艺制备Φ240mm的GH710合金锭坯，经自由锻单向拔长为Φ210mm的锻棒，原材料化学成分见。原材料低倍组织致密，无其它肉眼可见的冶金缺陷，但晶粒组织较为粗大，部分大晶粒内部存在残留枝晶，显微组织。由于GH710合金合金化程度高，铸锭中易产生元素偏析，铸态组织枝晶严重，枝晶间富含大量初生γ′及MC相，使得铸锭热变形性能较差，开坯时极易产生锻造裂纹。棒材低倍组织粗大及残留枝晶的存在，主要是原因锻造开坯变形量不够。
试验方法合金等温锻造实验在6300kN液压机上进行，模具材料采用铸造高温合金，坯料加热温度1100℃。等温锻造涡轮盘锻件空冷后进行标准热处理：1170℃×4h，空冷+1080℃×4h，空冷+845℃×24h，空冷+760℃×16h，空冷。按照常规程序制备金相试样，侵蚀剂为50ml氢氟酸+20ml盐酸+10ml过氧化氢。
锻造工艺对合金组织性能影响为有效消除GH710合金棒材中的粗大低倍组织及残留枝晶，同时使合金具有良好的成形性，采用等温锻造工艺进行了合金变形实验，坯料加热温度均为1100℃，变形量分别为50%和70%.
GH710合金在进行等温锻造变形时，具有良好的塑性，一次变形量达到50%和70%时，饼坯外观完整性好，没有出现锻造裂纹。合金经等温锻造变形后，微观组织得到明显改善，棒材中的粗大真空晶粒组织得到有效破碎，合金实现了完全再结晶。饼坯各部位变形均匀，没有变形死区。其显微组织。
等温锻造饼坯经标准四段热处理后，切取试样，对其室温拉伸、980℃光滑持久性能、815℃缺口持久性能进行了测试。具有低倍粗晶的GH710合金经等温锻造变形后，饼坯锻件具有良好的室温强度和高温持久性能，并且锻件各部位性能都非常均匀，性能结果分散性很小。
等温锻造GH710合金组织均匀，低倍组织和显微组织检测分析都未发现大于1mm的粗大晶粒；815℃缺口持久寿命达到114h也未拉断，远远高出标准的≥30h的技术要求；980℃光滑持久寿命达到80h之上，也远远高出标准的≥30h的技术要求。
等温锻造涡轮盘组织为验证等温锻造工艺制造GH710合金涡轮盘的合理性，对盘件等温模锻成形工艺进行了研究，将等温锻造工艺成功应用到GH710合金涡轮盘模锻件的研制。试制出外观质量良好的GH710合金Φ240mm涡轮盘等温锻造模锻件，并对锻件组织性能进行了测试分析。
GH710合金等温锻造涡轮盘锻件，晶粒细小，锻件各部位组织均匀，锻造流线沿锻件轮廓连续分布，没有变形死区，锻件低倍组织如所示。涡轮盘锻件轮毂、轮辐和轮缘各部位的晶粒度均匀细小，在晶界上有γ′相析出，锻件各部位显微组织如所示。
等温锻造涡轮盘力学性能将GH710合金等温锻造涡轮盘锻件进行四段标准热处理后，按照文献<5>要求切取试样测试其力学性能，等温锻造涡轮盘锻件力学性能结果完全满足了文献<6>的技术要求。其室温拉伸性能σb达到1200MPa，比标准要求的890MPa高出300MPa以上；815℃缺口持久寿命达到64150h试样尚未拉断；而980℃光滑持久性能是在寿命超出技术标准要求的≥30h后，根据实验现场情况，加大试验应力将试样强制拉断。参见。
结论（1）等温锻造工艺可有效改善GH710合金变形性能，细化晶粒组织，提高力学性能。（2）利用等温锻造工艺可获得外观完整、晶粒细小、组织性能均匀的涡轮盘等温模锻件。（3）等温锻造工艺是制备GH710合金细晶涡轮盘的理想成形工艺。
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