热处理参数对GH2150A合金冲击韧性的影响
热处理对金属材料的韧性的提升效果
热处理对金属材料的韧性的提升效果热处理是一种通过加热和冷却的方法来改善金属材料性能的工艺。
在金属加工和制造领域中，热处理被广泛应用于提高金属材料的韧性。
在本文中，我们将探讨热处理对金属材料韧性提升的效果。
1. 了解热处理的基本原理热处理是通过控制金属材料的温度和冷却速度，改变材料的微观结构和力学性能。
常见的热处理方法包括退火、淬火和回火等。
这些方法可以减少材料的内部应力并促进晶格排列的重新调整。
2. 退火对金属材料韧性的提升退火是一种通过加热和缓慢冷却的方法来改变金属材料的结构。
在退火过程中，晶粒得以长大并形成较大的晶界，这有利于抵抗裂纹扩展和形变。
退火后的金属材料通常具有较高的韧性和延展性。
3. 淬火对金属材料韧性的提升淬火是一种通过快速冷却的方法来使金属材料迅速固化。
淬火能够产生一种称为马氏体的具有高硬度和抗冲击性能的组织结构。
虽然淬火可以提高金属材料的强度，但也会造成脆性。
为了提高金属材料的韧性，通常需要进行回火处理。
4. 回火对金属材料韧性的提升回火是一种将淬火后的金属材料加热至较低温度并保持一段时间后的处理方法。
回火能够减轻因淬火而引起的脆性，并通过改变材料的微观结构来提高韧性。
回火后的金属材料通常具有较好的强度和韧性平衡性。
5. 热处理参数的影响除了热处理方法外，热处理参数也对金属材料的韧性提升效果有影响。
例如，退火的加热温度、保温时间和冷却速度，淬火的冷却介质以及回火的温度和时间等。
选择合适的热处理参数可以最大限度地提高金属材料的韧性。
6. 实际应用热处理在实际应用中广泛用于提高金属材料的韧性。
例如，在汽车工业中，发动机缸体、曲轴和齿轮等关键零件通常需要经过热处理来提高其抗疲劳性和耐磨性。
此外，在航空航天领域，航空发动机叶片和机身材料也常通过热处理来提高其耐用性和抗振性。
总结：热处理对金属材料的韧性提升效果十分显著。
通过合理选择热处理方法和参数，可以改善金属材料的内部结构，提高其韧性和延展性。
热处理对金属材料的韧性的影响
热处理对金属材料的韧性的影响热处理（Heat Treatment）是一种通过控制金属材料的加热和冷却过程，来改善其力学性能和物理性质的方法。
其中，韧性作为金属材料的重要性能之一，热处理对其具有显著的影响。
本文将从韧性的概念入手，探讨热处理在金属材料韧性方面的影响。
一、韧性的概念和意义所谓韧性，是指材料在受到外力作用下，能够在不发生破坏的情况下发生塑性变形的能力。
在实际工程应用中，韧性是材料失效的重要屏障之一。
具有良好韧性的金属材料能够抵抗应力集中，阻止裂纹的扩展，从而在载荷作用下保持安全可靠。
二、热处理对金属材料韧性的影响机制1. 晶粒尺寸的影响热处理中的加热和冷却过程会引起金属材料晶粒尺寸的变化。
一般来说，热处理过程中的加热可以使晶粒长大，而冷却则会导致晶粒细化。
晶粒尺寸的变化将直接影响材料的韧性。
通常情况下，细小的晶粒会导致材料的韧性提高，而加工硬化和晶界强化也可以通过细化晶粒来提高材料的韧性。
2. 相变的影响在热处理过程中，金属材料可能会发生相变，如固溶体析出、铁素体转变等。
这些相变对材料的韧性有着重要的影响。
一些金属材料经过适当的热处理过程后，可以形成细小、弥散的第二相，从而提高材料的韧性。
3. 冷处理的影响热处理后的金属材料通常还需要进行冷处理，以进一步改善其韧性。
冷处理过程中，通过塑性变形，可以使晶体中的位错密度增加，晶界得到改善，从而提高材料的韧性。
三、热处理常用方法对金属材料韧性的影响1. 退火退火是热处理中常用的方法之一，主要通过加热和缓慢冷却来改善材料的韧性。
在退火过程中，晶体结构会发生再结晶，晶体尺寸得以变大，从而增强材料的韧性。
2. 淬火淬火是通过急速冷却将材料从高温快速转变为低温，使其产生强化效应。
淬火可以形成较高的位错密度和弥散相，提高材料的韧性和强度。
3. 回火回火是将淬火过的材料加热到较低温度，然后缓慢冷却。
回火主要通过改变材料的组织结构和碳含量，达到提高材料韧性的目的。
热处理对铝合金材料的力学性能和耐蚀性能的影响研究
热处理对铝合金材料的力学性能和耐蚀性能的影响研究铝合金作为一种重要的结构材料，在工业应用中具有广泛的应用前景。
热处理作为一种常见的工艺手段，具有显著的改善材料性能的效果。
本文将从力学性能和耐蚀性能两个方面，探讨热处理对铝合金材料的影响，并分析其原因。
一、热处理对铝合金材料力学性能的影响铝合金材料的力学性能主要包括强度、塑性和韧性等指标。
热处理可以通过改变材料的晶体结构和晶粒尺寸，来对其力学性能进行调节。
1.1 强度热处理能够显著提高铝合金的强度。
常见的热处理方式包括时效处理和固溶处理。
时效处理通过固溶加热和时效淬火，可以使铝合金材料的强度得到显著提高。
固溶处理则通过高温固溶和快速冷却，使合金元素溶解在基体中，形成均匀的固溶体，从而提高了合金的抗拉强度。
1.2 塑性与强度相对应的是材料的塑性，也就是其变形能力。
热处理对铝合金的塑性影响较大。
通过合适的热处理，可以改变材料的晶粒尺寸和形状，提高晶界的稳定性，从而增加材料的塑性。
此外，热处理还可以使材料的晶界扩散减缓，减少晶界的局部胀大和局部松弛，提高了材料的塑性。
1.3 韧性热处理对铝合金材料的韧性也有一定的影响。
合适的热处理可以改变材料内部的组织结构，使其具有更好的断裂韧性。
例如，通过合理的时效处理，可以使合金元素在晶界上析出过饱和的析出相，形成均匀分布的细小析出相颗粒，增加了材料的断裂韧性。
二、热处理对铝合金材料耐蚀性能的影响铝合金作为一种常用的结构材料，其耐蚀性能对其工作环境的适应能力起着至关重要的作用。
热处理可以通过调控材料组织结构，来改善材料的耐蚀性能。
2.1 抗氧化性铝合金在高温氧化环境中容易形成致密的氧化膜，这种氧化膜能够起到一定的保护作用。
热处理能够改变材料的晶界结构和化学成分，形成更加致密、稳定的氧化膜，从而提高铝合金材料的抗氧化性。
2.2 耐腐蚀性热处理通过改变材料的晶界结构和析出相的形态，改变了材料的微观组织，提高了其耐腐蚀性能。
热处理参数对GH2150A合金冲击韧性的影响
处 理 的 降低
，
20 MP
a
，
屈 服 强 度 降低
维普资讯
第 ２ 卷 第 ２期 ８
２０ ０ ８年 ４ 月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ ． １ ２８， Ｎｏ ．２ Ａｐ ｉ ２ ０８ ｒｌ ０
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ
热 处 理 参 数 对 ＧＨ １ ０ 合 金 冲 击 韧 性 的 影 响 ２５ Ａ
ＡＣ。
室温 冲击 断 口形貌 。
２ 试 验 结果
收 稿 日期 ： ０ ７１ －１ 修 订 日期 ： ０ ７１ －３ ２ ０ ・１ ； ０ ２ ０ ・２０ 作 者 简 介 ：赵 宇 新 （ ９ ９ ） １５ 一 ，女 ，研 究 员 ，（ — ａ ） ｙ — Ｅ ｍ ｉ ｚｘ ｌ
ｂ５ ９ ＠ ｓｎ ． Ｏ ｊ５ ２ ｉａ Ｃ Ｂ。
摘 要 ： 究 Ｇ ２ ５ Ａ 合金 经前 期 热 处 理 与 中间 热 处 理 后 合 金 组 织 变 化 对 室 温 冲 击 性 能 的 影 响 。利 用光 学金 相 研 Ｈ １０ 和 扫 描 电镜 对 合 金 组 织 和 冲击 断 口进 行 观察 。结 果 表 明 ， 过 这种 热 处 理 可 以 显 著 提 高 合 金 的室 温 冲 击 韧 性 ， 经 比经 标 准 热 处 理 的 Ａ 提 高 ３ ％ 。 主要 原 因 是该 处 理 改 变 合 金 中 碳 化 物 的 析 出 数 量 、 态 和 分 布 ， 小 ＾相 的 ６ 形 减 ｙ 尺 寸 ， 而 改变 室 温 冲击 的 断 裂 机 制 。该 处 理 可 以使 合 金 得 到 良好 的 综 合 性 能 。 从 关 键 词 ：Ｇ ２ ５ Ａ合 金 ； 处 理 参 数 ；冲 击 韧 性 ； 化 物 Ｈ １０ 热 碳
热处理工艺对金属铝合金材料强度和韧性的调控
热处理工艺对金属铝合金材料强度和韧性的调控金属铝合金是一种常用的结构材料，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
热处理工艺是调控金属铝合金材料性能的重要方法之一，它通过对材料的加热和冷却过程进行控制，改变材料的晶体结构和组织状态，从而调节其力学性能，尤其是强度和韧性。
首先，热处理工艺对金属铝合金材料的强度有显著的影响。
通过适当的加热和冷却过程，可以改变铝合金材料的晶粒尺寸和晶体结构，进而影响材料的屈服强度、抗拉强度和硬度等力学性能。
例如，固溶处理是一种常用的强化热处理工艺，它通过将铝合金材料加热至固溶温度，使固溶体中的合金元素溶解在铝基体中，然后迅速冷却，形成固溶态。
固溶处理可以显著降低材料的强度，提高其塑性和韧性。
其次，热处理工艺对金属铝合金材料的韧性也有重要的影响。
韧性是材料抵抗外力作用下的塑性变形和断裂的能力，是金属材料使用过程中的重要性能指标之一。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构和成分分布，来调节材料的韧性。
例如，时效处理是一种常用的提高铝合金材料韧性的热处理工艺，它通过在固溶处理后，将材料再次加热至低于固溶温度的温度，保持一定的时间，然后再进行冷却。
时效处理可以使材料中的溶质元素析出，形成固溶体和析出相共存的结构，从而提高材料的韧性和耐久性。
总而言之，热处理工艺是调控金属铝合金材料性能的重要方法，它可以通过改变材料的晶体结构和组织状态，调节材料的强度和韧性。
适当的热处理工艺可以使铝合金材料达到最佳的力学性能，在工业生产和工程应用中起到重要的作用。
因此，研究和掌握热处理工艺对铝合金材料性能的调控规律，对提高材料的工程性能和推动铝合金材料的应用具有重要意义。
热处理工艺是一种对金属材料的微观结构进行调整的方法，通过控制加热和冷却过程中的温度和时间，可以改善金属材料的强度和韧性。
对于金属铝合金材料来说，热处理工艺的调控对于提高其性能具有重要意义。
在热处理工艺中，固溶处理是最常用的一种方法。
固溶处理是将合金材料加热至固相区，使固溶体中的合金元素溶解在基体中，然后迅速冷却至室温。
GH2150高温合金
GH2150高温合金GH2150是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金,使用温度在750℃以下。
合金加入铬、钨和钼元素进行固溶强化,加入钛、铝和铌元素形成时效强化相,加入微量硼、虽然哈氏合金的价格通常会让很多用户望而却步，但它有着其他材料所无法比拟的综合耐腐蚀性能，在一些情况下，不锈钢无法胜任，而哈氏合金制造的设备在使用十年之后腐蚀不到1mm。
因此，哈氏合金在工业中得到越来越广泛的应用锆和铈元素净化并强化晶界。
合金在强度高、塑性好、膨胀系数低,长期使用组织稳定;合金的热加工塑性好,并具有满意的焊接、冷成形和切削加工性能。
适用于制作在700℃以下工作的喷气发动机板材焊接承力结构件,以及在600℃以下长期工作的燃气轮机转子和压气机叶片。
主要产品有热轧中厚板、冷轧薄板、棒材、焊丝、环形件和锻件。
GH2150高温合金已用于制作航空发动燃烧室外套、安装边等高温部件,批产和使用情况良好。
相近合金在国外用于喷气发动机燃烧室外套和在600℃以下使用的涡轮叶片等零疗件,并经过长期使用考验GH2150高温合金在超过800℃使用时,析出μ相及γ相聚集长大,会导致合金的力学性能下降。
好的成形性能和焊接性能。
GH150该合金主要用于制造航空发动机在800℃以下工作并要求强度较高的耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧。
还可用于制造气轮机涡轮叶片等零件。
可供应的品种有板材、带材、棒材、锻件、环形件、丝材和管材。
GH150工艺性能与要求：1、合金的锻造温度在1220～950℃之间均易成形。
该合金在剧烈成形工序后就进行固溶处理。
2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。
3、合金具有较好的焊接性能，可进行各种焊接。
焊接后进行时效处理可获得近似热处理状态的强度。
4、零件热处理就在无硫的中性或还原性气氛中进行，以免发生硫化。
GH150应用领域：工业和航空汽轮机（燃烧室、整流器、结构盖）。
工业炉部件、支撑辊、栅板、丝带和辐射管。
热处理工艺对中碳合金钢冲击磨料磨损耐磨性的影响
组织与性能热处理工艺对中碳合金钢冲击磨料磨损耐磨性的影响福州大学材料科学与工程系(福州350002) 戴品强 黄水兴【摘要】 研究淬火加热温度和回火温度对中碳合金钢60SiMnCr MoVR E冲击磨料磨损耐磨性的影响。
试验结果表明,耐磨性随淬火加热温度升高而提高,950℃淬火后可获得最高的耐磨性,超过950℃淬火,耐磨性随淬火温度升高而降低。
淬火回火后的耐磨性在350℃以下随回火温度升高略有降低,350℃以上回火耐磨性迅速提高,400℃回火后耐磨性达到最大值,以后,随回火温度升高,耐磨性连续降低。
关键词:磨料磨损 合金钢 淬火 回火Effect of Heat Treatment on the Impact Abrasive Wear Resistanceof Medium Carbon Alloy SteelDai Pinqiang,Huang Shuixing(Deptm ent of Mater ials,F uzhou U niver sity,Fuzhou350002)【Abstr act】 Effect of quenching and temper ing t emper ature on the impact abrasive wear r esistance of60SiM nCr MoVR E st eel has been studied.It was found t hat quenching and tempering temperat ur e affected the wear r esistance gr eatly.The wear r esis-tance incr eased as quenching temperatur e incr eased,and r eached maximum at950℃,and then decreased with fur ther incr easing in quenching t emper ature.The wear r esistance decr eased slight ly as tempering temperat ur e incr eased below350℃,and t hen in-cr eased rapidly and come up to the m aximum at400℃,and then declined successively with further incr easing tempering t emper-ature.Key wor ds:abrasive wea r,alloy steel,quenching,temper ing1 前言低合金钢作为耐磨材料,具有工艺简单、成本低、强韧性高、耐冲击等优点,可应用于冲击载荷下的耐磨件[1]。
合金化和热处理对金属强度和塑韧性的影响
微合金钢是一种新型的低合金高强度钢,等强 度级别较高的钢种。 其成份体现了低碳、高锰、多元微合金化的特 点, 属于针状铁素体钢,一般情况下得到的是铁素 体＋少量珠光体组织, 因此在一定的微合金化条 件下, 钢的组织控制是获得高强韧性的关键, 其 主要强化方式为细晶强化、沉淀强化等。 研究重点是如何通过不同的热处理方式更好发 挥微合金元素的作用, 以达到提高强度的同时降 低屈强比。
–…
–…
经查资料得出, 双相钢具有较低的屈强比, 例 如铁素体加马氏体两相钢、铁素体加贝氏体两 相钢。 通过一种高强度微合金钢的成份设计, 应用不 同的热处理工艺获得双相组织, 通过细晶强化、 沉淀强化以及相变强化等强化形式, 可以实现 高强度( σS>500 MPa) 和较低的屈强比。
试样经过940°奥氏体化后不同温度下等 温处理后的横截面金相组织照片。不同热 处理工艺制度下的试验钢的组织通过比较 均匀程度和晶粒度的大小来定性分析。 由金相组织可以看出, 随着等温温度的降 低, 多边形铁素体含量减少, 针状铁素体的 含量增加, 并且晶粒有所细化。
材料性能学
合金化和热处理对金属强度和 核心/分标 题 塑韧性的影响
题目
在新钢种研制过程中，往往是提高强 度的同时会降低韧性和塑性，试从合 金化和热处理工艺方面考虑，采取哪 些措施既可提高强度又不降低韧性或 很少降低韧性，并简述原因。
强度、塑韧性的关系
一般情况，钢强度升高会导致 塑韧性降低, 称为强韧性转变 矛盾。除细化组织强化外，其 它强化因素都会程度不同地降 低塑韧性。所以一般选材料要 考虑材料的综合性能。 如何提高材料的强度而不 损失其塑性？这是当前面临的 一个重大挑战。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第28卷 第2期2008年4月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 128,N o 12 A pr il 2008热处理参数对GH2150A 合金冲击韧性的影响赵宇新1a, 袁 英2, 缪宏博1b(1.北京航空材料研究院a .先进高温结构材料国防科技重点实验室;b .失效分析中心,北京100095;2.钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081)摘要:研究GH 2150A 合金经前期热处理与中间热处理后合金组织变化对室温冲击性能的影响。
利用光学金相和扫描电镜对合金组织和冲击断口进行观察。
结果表明,经过这种热处理可以显著提高合金的室温冲击韧性,比经标准热处理的A k 提高36%。
主要原因是该处理改变合金中碳化物的析出数量、形态和分布,减小C c 相的尺寸,从而改变室温冲击的断裂机制。
该处理可以使合金得到良好的综合性能。
关键词:GH 2150A 合金;热处理参数;冲击韧性;碳化物中图分类号:TG13213 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2008)02-0009-05收稿日期:2007-11-01;修订日期:2007-12-03作者简介:赵宇新(1959)),女,研究员,(E-m a il)zyx _b j 5592@si na 1com 。
GH 2150A 合金是近年来研制的一种时效强化Fe -N i 基高温合金,以C c 相为主要强化相,合金具有良好的综合力学性能,主要用于制造在600e 下长期使用的航空发动机高压压气机叶片等零部件[1]。
由于压气机叶片在工作条件下受外界冲击,因此要求叶片材料具有良好的冲击韧性。
为了满足零件的使用要求,提高零件的冲击韧性,对叶片的热处理工艺参数进行研究。
合金锻件标准规定使用的热处理制度为:1000~1130e ,2~3h ,油冷+780~830e ,5h ,空冷,+650~730e ,16h ,空冷。
合金经这样的热处理后具有较高的室温拉伸强度,但室温冲击性能较低。
在热处理工艺研究中发现,合适的前期热处理与中间热处理,可以大幅度提高合金的室温冲击韧性,而室温拉伸强度变化较小。
本研究对经标准热处理和加前期热处理与中间热处理的合金组织和室温性能进行了分析,可为零件制造中的热处理工艺参数的制定提供依据。
1 试验材料和试验方法试验用料取自采用双真空熔炼的GH 2150A 合金锻制扁材,扁材由<28mm 轧制棒材经1050e 加热后拍扁,变形量为40%。
合金的化学成分示于表1。
表1 化学成分/w t %T ab l e 1 Che m i ca l compositi on of sa m plesC N i C r W M o A l T i N b Fe 0.0545.014.802.84.51.22.11.1Ba l试验采用的标准热处理制度(RT)为:1080e @2.5h /快冷+780e @5h /AC+650e @16h /AC ;采用的前期热处理再加中间热处理的制度(HT )为:950e @30m i n /随炉升到1080e @40m in /AC +1000e @40m in /AC +780e @5h /AC +650e @16h /AC 。
合金经不同热处理后,测试样品的室温拉伸和室温U 型缺口冲击性能。
用光学显微镜和扫描电镜观察经不同热处理后合金的晶粒度、晶界析出相形态和C c 相的尺寸。
用扫描电镜观察和分析试样室温冲击断口形貌。
2 试验结果211 对室温性能的影响经不同处理后合金的室温拉伸和室温冲击性能结果示于表2。
比较可见,经H T 处理后,合金的抗航 空 材 料 学 报第28卷表2 合金的室温力学性能T able 2 M echan i ca l properties o f GH 150A a t room temperatureH ea t treat m entsT ensil e propertiesR b /M Pa R 0.2/M Pa D 5/%W /%I mpact toughnessA ku /J RT 126076727.741.573.6HT124073729.042.1100拉强度比RT 处理的降低20M Pa ,屈服强度降低30MPa ,塑性指标变化不大,但合金的室温冲击韧性比RT 处理的提高36%。
212 对晶粒度的影响图1是经不同热处理后合金的晶粒组织。
可以看出不同处理后合金的晶粒度基本相同,为AST MNo .4.5级。
由于合金的晶粒度主要取决热处理中最高处理温度,在这两种热处理制度中热处理的最高温度都是1080e ,因此HT 处理没有对晶粒度产生影响。
图1 不同处理后的晶粒组织F i g .1 G ra i n size a t different heat trea t m ent(a)RT;(b)HT213 对碳化物的影响采用扫描电镜观察发现,经不同处理后的合金晶内和晶界析出碳化物的数量、形态和分布有所区别。
从图2可以看出,经RT 处理后,晶界上碳化物少部分是细小连续颗粒状析出,大部分是薄膜状析出(图2a),一些晶界没有碳化物析出。
而经HT 处理后,晶界上碳化物有长大趋势,颗粒状较多,薄膜状碳化物较少(图2b)。
能谱分析表明,晶界上颗粒状的碳化物(图2a 标2处)主要是富含M o 和W 的碳化物(图3a),由于薄膜状的碳化物(图2a 标1处)太薄,能谱分析有些偏差,但能够确定是富含C r 的碳化物(图3b);晶内块状碳化物主要是MC 型的T i(C ,N)。
可见HT 处理增加了碳化物的析出数量并改善了晶界碳化物的析出状态。
这种颗粒状分布图2 不同热处理后的显微组织F i g .2 SE M m icrograph at d ifferent heat treat m ent(a)RT;(b)HT10第2期热处理参数对GH 2150A合金冲击韧性的影响图3 晶界析出相能谱分析(a)颗粒状析出物;(b)薄膜状析出物F i g .3 EDS ana l y si s of g ra i n boundary precipitates(a)granular ;(b)fil m s的晶界碳化物,有利于提高合金的塑性。
214 对C c 相的影响图4是不同处理后的C c 相形貌。
不同处理后的合金中C c 相呈球状,且弥散分布。
比较两种处理状态的C c 相尺寸可以看出,经RT 处理后的C c 相尺寸比较均匀;而经HT 处理的C c 相的大小不均匀,大C c 的尺寸与RT 处理的基本相同,还存在小尺寸C c 相。
2.5 冲击断口形貌采用SE M 观察经不同处理合金的室温冲击断口。
从图中可以看出,在RT 处理后,断口裂纹源区主要是沿晶刻面和少数韧窝混合形貌,存在沿晶孔洞和裂纹(图5a);放射区明显可见二次延晶裂纹(图5c);在HT 处理后,裂纹源区主要是韧窝和少数沿晶刻面混合形貌,孔洞多发在晶内碳化物周围(图5b)。
断口放射区多见晶界孔洞,明显看到以大碳化物为中心的深度韧窝(图5d)。
216 讨论与分析GH 2150A 合金是Fe -N i 基高温合金,含有大量的C r ,W 和M o 等元素,在标准热处理后合金中存在MC ,M 23C 6和M 6C 和C c 相。
不同热处理制度会对这些相的析出数量、形态和分布产生影响,导致合金的性能产生变化。
合适的前期热处理与中间热处理可使合金得到两种尺寸的C c 相,这是因为H T 处理经过两次高温阶段的处理,在冷却过程中都会有C c 相析出,在随后的时效过程中C c 相分别长大成不同的尺寸。
同时在HT 中碳化物数量的增加也消耗一定的形成Cc图4 不同热处理后的C c 相的形貌F i g .4 M orphology of C c phase o f different heat trea t m ent(a)RT;(b)HT11航空材料学报第28卷图5室温冲击断口形貌F i g.5I mpact frac t ure surface at room te m pera t ure(a)RT;(b)HT相的元素,影响到C c相尺寸和数量。
而经TR处理只经过一次高温阶段处理,因此C c相比较均匀一致。
对于GH2150A合金,合金强度随C c相数量的增加而提高,C c相数量的增加和尺寸变小可大大提高合金的晶内强化效果[2]。
经过HT处理,虽然对C c相的析出数量影响不大,但使合金中的C c相出现两种尺寸,使C c相有一合理的分布,出现尺寸搭配效应[3],进一步提高合金塑性。
合金室温冲击韧性的差别主要是合金的碳化物析出形态发生变化,从而导致断裂机制不同。
冲击断口观察表明,经RT处理后,合金主要为沿晶断裂,分析认为,与晶界上存在较多的薄膜状碳化物有关[4]。
晶界上薄膜状碳化物降低晶界的结合力,在受力情况下晶界易萌生裂纹,并由于晶界结合力的降低,裂纹往往沿晶界扩展,从而发生沿晶断裂。
而经HT处理的断裂主要是穿晶断裂,部分发生在晶界,这是因为在受力条件下,晶界区可以通过颗粒状碳化物阻止裂纹扩展,细小颗粒间也可以相对滑移而松弛应力集中,提高合金的冲击韧性[5]。
另一方面,由于HT处理在晶内有更多的碳化物析出,在冲击断口中成为韧窝的源心[5],减少沿晶断裂,也提高合金的冲击性能。
由于合适的前期热处理与中间热处理改善了晶界碳化物的析出形态,使晶界和晶内具有良好的强度匹配,因此,提高了合金的室温冲击韧性。
3结论(1)合适的前期热处理与中间热处理可以显著提高GH2150A合金的室温冲击韧性。
(2)该热处理通过改善晶界碳化物的析出状态、使C c相出现尺寸搭配效应,成为提高室温冲击韧性的主要原因。
参考文献:[1]梁学锋,缪宏博,谢永军.GH2150合金叶片的疲劳性能[J].钢铁研究学报,2003,15(7):150-153.[2]赵宇新,黄福祥.GH150合金的热处理和性能[J].北京科技大学学报,1991,13:387-391.[3]冶军.美国镍基高温合金[M].北京:科学出版社,1978.[4]李玉清,刘锦盐.高温合金晶界间隙相[M].北京:冶金工业出版社,1990.[5]王祯,符仁钰,朱雅年.热加工参数对弹簧钢冲击韧性的影响[J].上海金属,2002,24(5):11-13.12第2期热处理参数对GH2150A合金冲击韧性的影响13Effects ofHeat Treat m ent on I mpact Toughnessof A lloy GH2150AZHAO Yu-x i n1a,YUAN Y i n g2,M I A O H ong-bo1b(1a.N ati onal K ey L aboratory of A dv anced H igh T e m perat ure Struc t ure M ater i a ls,1b.Center of Fa ilure A nalysis,Be ijing Institute of A e ronautica lM ater i a ls,Be iji ng100095,Ch i na;2.H igh T emperat u re M ate rials R esearch Instit ute,C IS R I,Be iji ng100081,Chi na)Abstrac t:The effect o f m i crostructure changes after pre-treat m ent and i nte r med i ate hea t treat m ent on t he i m pact prope rti es o f room te m pera t ure of GH2150A a lloy w as researched.O ptical m eta llography and SE M we re used to observe t he m icrostruc t ure and i m pact fracture of the a lloy.The results showed t hat,after the trea t m ent,the i m pac t toughness at roo m te m pera t ure w as sign ifi cantl y i m proved.i ncreased by36%.The m a i n reason fo r the i m provm ent w as that,it changed prec i pita-Co m pa red w it h t he standard heat trea t m ent,Akti on vo lu m e,shape and distributi on of the ca rbide and decreased the size o f C c,so it changed the fracture mechan i s m of i m pact at room te m pera t ure.T he treat m ent could obta i n good comprehensive prope rti es.K ey word s:a lloy GH2150A;heat trea t m en t para m ete rs;i m pac t toughness;carbide。