變形溫度對高溫合金鍛件質量的影響

為滿足鍛造對高溫合金塑性的要求及鍛件對組織和性能的要求，始鍛溫度必須低於該合金的初熔溫度和工藝塑性惡化溫度；終鍛溫度必須低於晶粒急劇長大的溫度和高於晶界碳化物和γ』相溶解溫度及再結晶溫度。圖2-2-61所示為Al+Ti含量與高溫合金初熔溫區、鍛造加工工藝塑性惡化限、鍛造溫度區域、晶粒急劇長大限、晶界碳化物溶解溫度區、γ』相溶解溫度區、再結晶溫度區的關係及其對塑性的影響。由圖2-2-61可以看出，隨著合金化程度的提高，特別是Al+Ti含量的增加，高溫合金的初熔溫度和鍛壓工藝塑性惡化溫度降低，再結晶溫度和強化相溶解溫度則隨之提高，致使鍛造溫度範圍越來越窄。極窄的鍛造溫度範圍，不但給鍛件成形帶來困難，不小心將鍛件鍛裂。更重要的是難於控制晶粒度、強化相數量及其分布等，從而影響鍛件的組織和性能。

圖2-3-1所示為幾種高溫合金加熱溫度與晶粒度的關係。由圖2-3-1可以看出，GH2901（GH901）和Nimonic80A（GH80A）等合金當加熱溫度超過1100℃時，晶粒突然長大。粗大的晶粒不但影響可鍛性，還影響鍛後的晶粒度，從而影響鍛件性能。

圖2-3-2所示為鍛造溫度對GH738合金性能的影響。綜合分析圖2-3-2所示數據，GH738合金的最佳綜合性能應該出現在1100℃左右的變形溫度。

高溫合金為不具有同素異構轉變的單相奧氏體合金，熱處理時不發生相的重結晶，只能控制強化相的溶解和析出，但不能細化晶粒。因此，高溫合金鍛件的晶粒度決定零件的晶粒度，而鍛件的晶粒度主要靠控制鍛造溫度及終鍛時的變形程度獲得。在鍛造及隨後冷卻過程中，鍛件將分別發生動態回復及動態再結晶和靜態回復及靜態再結晶。

動態再結晶是無孕育期的連續過程，在相同的變形速度和變形程度條件下，當終鍛溫度高時，發生再結晶所需要的時間很短，其再結晶後的晶粒尺寸較粗大。當終鍛溫度低時，發生再結晶所需要的時間較長，再結晶後的晶粒尺寸細小。終鍛後，立即發生同樣的無孕育期的連續靜態再結晶過程，γ』相的溶解度、質點大小等也都與終鍛溫度有關。較粗大的晶粒可提高零件的持久強度和蠕變強度，而細小的晶粒則可提高零件的屈服強度和疲勞強度。鍛件晶粒的粗細可根據零件對使用性能的要求，通過鍛造溫度等工藝參數的調節而獲得。

本文節選自中國鍛壓協會「鍛件生產技術叢書」《特種合金及其鍛造》。本書以特種合金特性及其工藝性能為切入點，論述了鍛造工藝性能與制定鍛造工藝參數和選擇設備的關係及其對鍛件質量的影響。每章還分別介紹了軍、民用典型鍛件的鍛造實例。

「鍛件生產技術叢書」共分十冊，包括《金屬鍛造原理》《鍛造工藝模擬》《自由鍛造》《末端工藝及其設備使用特性》《冷鍛與溫鍛》《特種鍛造》《特種合金及其鍛造》《汽車典型鍛件生產》《鍛造模具與潤滑》和《鍛造加熱與熱處理及節能環保》。

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聯 系 人：朱繼美

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