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      鍛造工藝對GH2909合金大規(guī)格棒材組織與性能的影響

      時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

      GH2909合金是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)間隙控制技術(shù)的重要工程材料,主要用于制造第四代發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪中層機(jī)匣、承力環(huán)和蜂窩支撐環(huán)等間隙控制零件,以減少漏氣損失、提高效率、降低耗油率。GH2909是在GH2907合金基礎(chǔ)上提高了Si含量,調(diào)整了熱處理工藝而發(fā)展起來的。GH2909是Fe-Ni-Co基時(shí)效硬化新型低膨脹高溫合金,在650℃以下具有高的強(qiáng)度和塑性、低的熱膨脹系數(shù)、幾乎恒定的彈性模量以及良好的抗氧化和冷熱疲勞等綜合力學(xué)性能,可減少轉(zhuǎn)動(dòng)部件與靜止部件之間的間隙,實(shí)現(xiàn)間隙控制,節(jié)約能源,降低消耗,提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力,是航空和航天發(fā)動(dòng)機(jī)用的理想高溫合金材料,因而在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。

      多年來由于鍛造設(shè)備條件的限制:僅有2000噸快鍛壓機(jī),因而大規(guī)格高溫合金鍛棒生產(chǎn)是某公司高溫合金發(fā)展的短板。GH2909合金大規(guī)格棒材的主要問題是:(1)組織粗大、不均勻,進(jìn)而導(dǎo)致超聲波探傷雜波高,甚至底波衰減嚴(yán)重;(2)性能檢測數(shù)據(jù)波動(dòng)大。隨著鍛造設(shè)備條件的改善:4500噸快鍛壓機(jī)和1800噸精鍛機(jī)的投產(chǎn),并為改善和提高GH2909合金大規(guī)格鍛材質(zhì)量,開展了鍛造工藝對GH2909合金大規(guī)格棒材組織與性能的影響研究。
      GH2909合金冶煉工藝路線為真空感應(yīng)+真空電弧重熔,將Φ440mm電極真空電弧重熔成Φ508mm鋼錠,鋼錠經(jīng)均勻化熱處理后,鍛造生產(chǎn)大規(guī)格高溫合金鍛材。
      開坯鍛造采用逐級降溫大變形鍛造工藝,每火次變形量均在30%以上;末火鍛造加熱溫度:1000℃;大部分變形溫度:≤955℃,終鍛溫度:≥870℃;并分別采用三種鍛造方法:(1)2000噸快鍛壓機(jī)整支鋼錠直接拔長+中切分段+分別一火鍛造成材;(2)整支鋼錠4500噸快鍛壓機(jī)兩鐓兩拔+中切分段+分別一火1800噸精鍛機(jī)成材;(3)4500噸快鍛壓機(jī)整支拔長+兩端打鉗口+中切分段+采用漏盤分別兩鐓兩拔+1800噸一火精鍛機(jī)成材;然后,在棒材上分別取中心、1/2R和邊緣組織和橫向性能試樣,采用光學(xué)顯微鏡觀察顯微組織和檢測力學(xué)性能,成品車光后超聲波探傷檢測。試驗(yàn)結(jié)果表明:
      (1)2000噸快鍛壓機(jī)設(shè)備噸位局限明顯。
      (2)方法2鍛后棒材橫截面上中心、1/2R存在少量混晶組織,邊緣晶粒達(dá)到8級,組織均勻細(xì)小。
      (3)方法3鍛后棒材橫截面上中心、1/2R、邊緣組織均勻,各部位晶粒較為一致,晶粒度在6級左右。方法3比方法1室溫拉伸屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均增加70MPa以上,室溫拉伸塑性也增加明顯,達(dá)3%以上;高溫拉伸屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均增加20MPa 以上,高溫拉伸塑性有所降低;持久壽命降低,持久塑性相當(dāng)。方法3與方法2各項(xiàng)性能檢測結(jié)果相當(dāng)。
      因此,方法3,即采用4500噸壓機(jī)整支拔長+兩端打鉗口+中切分段+采用漏盤分別兩鐓兩拔+1800噸一火精鍛機(jī)成材,可使GH2909合金大規(guī)格棒材組織均勻細(xì)小,獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求的良好的綜合性能。
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