時(shí)效制度對(duì)GH2132高溫合金性能的影響

用GH2132合金制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓，其技術(shù)要求為：①室溫抗拉強(qiáng)度≥900MPa；②硬度27～35HRC；③應(yīng)力斷裂試驗(yàn)650℃、加載480MPa、保持23h不斷；④晶粒度≥5級(jí)，不允許有粗細(xì)晶粒帶存在。但是，技術(shù)要求沒有提出高溫強(qiáng)度指標(biāo)和疲勞性能指標(biāo)。在航空用GH2132螺栓的長(zhǎng)期生產(chǎn)中，由于GH2132合金在冶煉過程中每個(gè)爐批次存在成分含量的波動(dòng)，合金元素偏析，雜質(zhì)數(shù)量、種類、大小、形狀以及熱變形工藝等因素的影響。按標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度熱處理后，晶粒度和持久性能不能同時(shí)滿足技術(shù)要求而報(bào)廢的情況十分嚴(yán)重。

高溫合金都是以γ奧氏體為基，從室溫到高溫都具有面心立方結(jié)構(gòu)。因此，高溫合金在熱處理過程中，不能通過相的重結(jié)晶來細(xì)化晶粒。隨著固溶溫度的升高以及保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)越明顯。為保證晶粒度，熱處理工藝上通常在標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度規(guī)定的范圍內(nèi)選取較低的固溶保溫溫度和較短的固溶保溫時(shí)間，但按標(biāo)準(zhǔn)時(shí)效制度時(shí)效后GH2132合金的持久性能不易保證。所以，在目前國(guó)產(chǎn)高溫合金的冶煉水平下想要同時(shí)保證GH2132航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓類產(chǎn)品的晶粒度和持久性能，只能在時(shí)效制度上做調(diào)整。通過研究不同時(shí)效制度對(duì)GH2132航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓性能的影響，以獲得GH2132航空發(fā)動(dòng)機(jī)螺栓良好持久性能的最佳時(shí)效制度。

試驗(yàn)原材料為真空感應(yīng)、真空自耗電極重熔生產(chǎn)的GH2132國(guó)產(chǎn)高溫合金規(guī)格Φ5.3mm冷拉態(tài)棒材。其合金化學(xué)成分符合GJB2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)范》中的規(guī)定。

為了與實(shí)際生產(chǎn)的條件一致，力學(xué)性能試樣統(tǒng)一采用熱鐓成型。然后同爐980℃×1h進(jìn)行固溶處理，按不同時(shí)效制度進(jìn)行時(shí)效，最后統(tǒng)一滾絲后進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)。持久試驗(yàn)每爐掛3件，以首件斷裂時(shí)間為持久時(shí)間；疲勞試驗(yàn)高載按抗拉強(qiáng)度的60%即540MPa加載，低載按高載的10%即54MPa進(jìn)行拉-拉疲勞檢測(cè)。GH2132合金的時(shí)效方案為：①720℃×16h，氣冷；②680℃×16h，緩慢冷卻；③680℃×24h，緩慢冷卻；④650℃×24h，緩慢冷卻。試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）相比GH2132合金原定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)效制度720℃×16h，采用680℃×24h時(shí)效制度可大幅度提高合金的硬度、室溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度，其持久斷裂時(shí)間可提高20%以上。

（2）采用最低固溶處理工藝參數(shù)以保證晶粒度合格的前提下，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)GH2132合金持久性能的最佳時(shí)效制度為680℃×24h，緩慢冷卻。