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热处理对k445高温合金组织及性能的影响
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:536

 
热处理对k445高温合金组织及性能的影响
k445高温合金是一种铸造镍基高温合金,具有良好的综合性能,其主要应用于燃气轮机的三、四级工作叶片。为了满足产品的要求,该必须保证有较高的强度、很好的韧性以及抗热腐蚀能力和组织长期稳定性。而高温合金的性能主要决定于它的化学组成和组织结构。当合金成分一定时,热处理工艺对合金的组织影响非常敏感。热处理能改变合金中的相的分布、数量与形态,可改善合金的晶界状态,达到改善合金性能的效果。本课题主要是通过改变固溶温度、固溶时间、固溶冷却速度、时效温度、时效时问、保护气氛等工艺变量,对k445高温合金迸行固溶时效熟处理,并进行显微组织观察和硬度测试,系统地研究了热处理工艺对k445高温合金组织与性能地影响。结果表明:

1k445铸态合金的主要组织为:γ基体,粗大的γ´相,花瓣状的γ+γ´共晶组织,以及上及晶内的mc碳化物;经过热处理后的k445合金成分偏析程度减轻,粗大的γ´相交得细小而弥散,在晶界上及晶内都分布着一定数量的m23c6及少量的mc碳化物。


2在1050℃-1300℃之间,i《445合金硬度随固溶温度的升高先增大,当固溶温度达到1250”c时,合金硬度出现峰值。固溶温度越高,固溶处理时k445合金中的γ´相及二次碳化物溶解的越充分,残余碳化物越少,γ+γ´共晶在基体中的固过程中,析出的强化相数量多且弥散。k445合金的固溶保温时间过短时,时效后析出的γ´相尺寸偏大,硬度较低;当保温时间为1.5h时,γ´相的析出尺寸减小,合金硬度有所提高。


3k445合金固溶后经空冷的组织中已有少量γ´相析出,并在时效过程中长大,合金硬度略低;而水冷后的合金表面产生了宏观裂纹;固溶冷却方式为油冷热处理后的合金组织和硬度都较为理想。


4时效温度在730℃~880℃范围内,高温合金中的γ´强化相、m23c6碳化物及硼化物的数量随时效温度的升高而增加,在880”c析出的数量最多,合金硬度最高;时效温度为920℃时,合金中的部分γ´相聚集长大,合金硬度降低。时效时间为10h时,i《445高温合金中的γ´相的析出量不足,合金硬度较低;当时效时间延长至16h时,合金中析出了充足的细小弥散γ´相,合金硬度达到最高;当时效时间大于20h,γ´相开始聚集长大,合金硬度下降。


5k445合金经过二次时效处理后,硬度与一次时效后相比变化不大,但经过二次时效处理的合金中析出了更多的mz23c6及mc碳化物,且析出的t,相略有长大并有成筏排状排布的趋势。


6在大气环境下对k445高温合金进行得到γ´相及碳化物尺寸细小,分布均匀、弥散,合金的硬度最高;在氦气环境下对k445高温合金热处理得到的γ´相粗大,且分布不均,热处理后合金硬度的几乎没有提高:k445合金在氩气及真空下的热处理,得到的强化相颗粒也比较细小均匀,硬度较高,但运行成本高,操作工序复杂。



 

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