刘丰军 硕士 1980 年生 2007 年毕业于北京科技大学 现从事材料研究 Email 电话 26032910 liufengjun@ baosteel． com
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前言
锻温度进行了试验研究。探讨了径锻加热温度和终 锻温度对该合金晶粒组织、 δ 相形态及力学性能的 影响， 为制定合理的径锻工艺提供了技术依据。
Effect of radial forging temperature on microstructure and mechanical properties of Gຫໍສະໝຸດ 4169 superalloy bar
LIU Fengjun，CHEN Guosheng，WANG Qingzeng，WANG Zixing and DING Yan （ Special Steel Business Unit，Baoshan Iron ＆ Steel Co． ，Ltd． ，Shanghai 200940 ，China） Abstract： The effect of heating temperature and final forging temperature on microstructure and mechanical properties of GH4169 superalloy bar has been investigated in this paper． The results show that when the heating temperature and final forging temperature are too low ，though the grain size in the center is finer than that of ASTM 11 ，incompletely recrystallized grains at surface or even at midradius are retained because the deformation temperature is lower than the dynamic recrystallization temperature． At this time，overmuch δ phase precipitates． This will be adverse to the alloy’ s mechanical properties． When the heating temperature and the radial forging temperature are too high，the original grains will overgrow and part of initial elongated grains will not be fully recrystallized，but stay． At the same time， the δ phase will be reduced and the alloy ’s comprehensive performance will also be reduced in the deformation process． Forged at a proper heating temperature and a final forging temperature，the grain size in the center of the bar is ASTM 10 ，and a completely recrystallized grain structure can reach ASTM 11 near the surface． The precipitation of δ phase in different positions of the bar varied slightly，granular or rodlike δ phase can be uniformly distributed at grain boundaries． At this time，the GH4169 alloy bars provide good mechanical properties at low and high temperatures． Key words： GH4169 alloy； heating temperature； final forging temperature； microstructure and mechanical properties
刘丰军等
径锻温度对 GH4169 合金棒材组织与性能的影响
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终锻温度对 δ 相的影响
终锻温度对 δ 相析出形态起着决定性的作用。 5 分别给出了不同径锻终锻温度条件下锻制 图 4、 的棒材心部、 边缘的典型 δ 相形貌特征。可以看 当终锻温度为 t2 － 22℃ 时， δ 相不仅在晶界析 出， 出， 在晶内也大量析出， 交叉分布， 形成魏氏体状组
工艺参 数 方 面 资 料 却 少 见 报 道。 在 国 内， 文献 ［ 5］ GH4169 首次报道了采用径锻技术锻出了 合 金细晶棒材， 但有关径锻加热温度和终锻温度方 面的研究未做深入探讨。 本文对 GH4169 合金径锻棒材的加热温度和终 表1
Table 1
wC 0． 028 wP 0． 003 w Cr 18． 94 w Si 0． 03 w Mo 3． 03 w Mn 0． 03 w Nb 5． 06 w Cu 0． 02 w Al 0． 47 w Co 0． 02
图1
Fig． 1
棒材各部位再结晶晶粒平均直径与 径锻加热温度的关系
Relationship between radial forging heating
temperature and completely recrystallized average grain diameter at different sections of a bar
试验用 GH4169 的化学成分
% wN 0． 007 7 w Ag 0． 000 5 w Ta 0． 01 w Fe 余量 wS 0． 002 w Ti 1． 02 w As 0． 004 w Ni 51． 31 w Pb 0． 001 wB 0． 005 w Bi 0． 000 1 wH 0． 000 1 w Mg 0． 004 wO 0． 000 7 w Ca 0． 007
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径锻温度对 GH4169 合金棒材组织与性能的影响
刘丰军， 陈国胜， 王庆增， 王资兴， 丁 燕 （ 宝山钢铁股份有限公司特钢事业部 ， 上海 200940 ） 摘要： 研究了不同加热温度、 终锻温度对 GH4169 合金 130 mm 径锻棒材组织和性能的 加热温度和终锻温度过低时， 棒材心部虽然获得了细于 ASTM 11 级的晶粒， 影响。结果表明， 但表面甚至 R /2 处会因变形温度低于动态再结晶温度而残留部分原始拉长晶粒 ； 同时 δ 相大 量析出， 不利于合金的综合性能。加热温度和终锻温度过高时， 因原始晶粒在加热过程中过分 长大， 在变形过程中难以全部完成动态再结晶而残留部分原始拉长晶粒 ； 同时 δ 相显著减少， 合金的高温综合性能显著下降。在合适的加热温度和终锻温度下， 棒材心部获得了均匀的 10 级晶粒， 同时边缘获得了完全再结晶的 11 级晶粒， 各部位 δ 相差异较小且基本呈颗粒状和短 棒状在晶界均匀弥散分布， 合金具有良好的低温、 高温综合性能。 关键词： GH4169 合金； 加热温度； 终锻温度； 组织与性能 中图分类号： TG113 文献标志码： B 文章编号： 1008 － 0716 （ 2011 ） 04 － 0027 － 05 doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0716． 2011． 04． 007
织（ 如图 4（ a） 、 图 5 （ a） ） 。在适当的终锻温度 t2 成 材时， 棒材各部位的 δ 相差异较小且基本呈颗粒状 和短棒状在晶界均匀弥散分布。随着终锻温度的 升高， δ 相逐渐减少， 当终锻温度为 t2 + 29℃ 时， 过 只有少量的 δ 相 高的终锻温度抑制了 δ 相的析出， 5 （ c） ） 。 在晶界边缘析出（ 如图 4（ c） 、
径锻机是从 20 世纪 40 年代开始在欧洲快速 发展和应用的最先进的自由锻设备 。由于该设备 具有生产效率高、 能耗低、 锻制产品尺寸精度高、 成品表面质量好等特点， 而被欧美一些知名的特 种合金生产企业用于生产高合金钢 、 高温合金、 钛 ［1 － 2 ］ 。 合金等 GH4169 合金的组织和性能对热加工工艺特 别敏感， 为了获得最佳的显微组织和优良的力学 性能， 必须对其热加工工艺参数， 尤其是锻造加热 温度和终锻温度进行系统研究。国外许多知名企
Chemical compositions of experimental GH4169 alloy
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试验结果
加热温度对晶粒度的影响 坯料的加热温度对 GH4169 合金径锻棒材的 再结 晶晶粒尺寸有着显著的影响 。 图1 给出了棒
材各部位再结晶晶粒平均直径与径锻加热温度的 关系曲线。可以看出， 随着径锻加热温度的升高， 棒材各部位的再结晶晶粒尺寸呈明显的粗化趋势， 且这种变化趋势棒材心部较 R /2 及边缘明显。 在不同加热温度下加热的坯料所锻制的棒材 3 分别给出了不同加 各部位的晶粒特征不同， 图 2、 热温度条件下锻制棒材心部、 边缘的典型晶粒组织 在较低的加热温度 t1 － 20℃ 加热 照片。可以看出， 时， 棒材心部虽然获得了细于 11 级的晶粒（ 如图 2 （ a） ） ， 但表面甚至 R /2 处残留了部分原始拉长晶 （ 粒 如图 3（ a） ） ， 且温度越低， 这种残留拉长晶粒越 表面原始拉长晶粒逐渐 多。随着加热温度的升高， 减少， 当温度升至 t1 时， 不仅棒材心部获得了 10 级 晶粒（ 如图 2（ b ） ） ， 而且边缘也获得了完全再结晶 的 11 级晶粒 （ 如图 3 （ b ） ） 。 此时， 如温度继续升 高， 再结晶晶粒将会粗化， 棒材中还可能残留部分 被拉长的大晶粒， 且由中心至边缘， 这种残留原始 3 （ c） ） 。 晶粒越来越多（ 如图 2（ c） 、