GH4169G合金高強(qiáng)渦輪盤鍛件的試制

羅恒軍 謝 靜 廖 佳 孫文儒 張偉紅 信 昕

(1.中國第二重型機(jī)械集團(tuán)萬航模鍛廠，四川618013；2. 中國科學(xué)院金屬研究所，遼寧 110016)

GH4169 合金具有優(yōu)異的組織和性能，是目前世界上用量最大的高溫合金，占世界高溫合金年產(chǎn)量的1/3 以上。利用P、B 的復(fù)合強(qiáng)化作用，在GH4169 合金成分的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了GH4169G 合金，不僅持久和蠕變性能成倍提高，而且使用溫度提高至680℃。本文在工業(yè)條件下試生產(chǎn)了GH4169G合金高強(qiáng)渦輪盤鍛件，并分析了組織和性能。

1 試制過程

高強(qiáng)渦輪盤典型鍛件形狀如圖1所示。鍛件試制用原材料規(guī)格?250 mm×520 mm。原材料高低倍組織如圖2和圖3所示。低倍組織均勻，顯微組織為晶粒度7級包圍2.5級的混晶組織，在后續(xù)的鍛造工序中，應(yīng)選擇合適的變形量和變形溫度，以改善組織均勻性。

鍛件生產(chǎn)路線：下料→倒角→包套→加熱→鐓餅→車端面檢測、腐蝕→機(jī)加?90 mm定位孔→加熱→模鍛→空冷。

鐓餅在50 MN油壓機(jī)上進(jìn)行，鐓餅后車餅坯兩端面，然后進(jìn)行檢測和表面腐蝕檢查。檢查合格的餅坯在1MJ對擊錘上進(jìn)行模鍛，一火成形，成形后鍛件進(jìn)行空冷。

2 結(jié)果分析

圖4所示為高強(qiáng)渦輪盤鍛件組織。整個(gè)盤件低倍組織十分均勻，未發(fā)現(xiàn)白斑、黑斑及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不允許的冶金缺陷，流線隨形。碳化物、碳-氮化物、Ni3Nb相均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。按照高強(qiáng)渦輪盤取樣圖取樣位置要求，在1#和2#位置觀察鍛件的顯微組織，其中1#位置晶粒度為8.5級，2#位置晶粒度為9級，均滿足技術(shù)條件要求的8級要求，且組織細(xì)小均勻，無明顯的混晶組織。

圖1 高強(qiáng)渦輪盤鍛件簡圖Figure 1 The diagram of high strength turbine disc forging

圖2 原材料低倍組織 Figure 2 The macrostructure of raw material

圖3 原材料顯微組織Figure 3 The microstructure of raw material

圖4 GH4169G合金高強(qiáng)渦輪盤鍛件組織Figure 4 The structure of high strength GH4169G alloy turbine disc forging

Rp0.2/MPaRm/MPaA(%)Z(%)室溫力學(xué)性能1 2601 2701 4401 48016141918標(biāo)準(zhǔn)要求≥1 100≥1 345≥12≥15650℃力學(xué)性能1 0701 0401 2101 14020205760標(biāo)準(zhǔn)要求≥930≥1 080≥12≥15680℃力學(xué)性能9959951 0701 07021266469標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)測實(shí)測實(shí)測實(shí)測光滑持久缺口持久650℃、725 MPa條件下的持久性能時(shí)間/h155.5152.4A(%)13.321.9結(jié)果斷斷結(jié)果未斷未斷標(biāo)準(zhǔn)要求≥75≥5斷未斷680℃、725 MPa條件下的持久性能96.733.2斷未斷標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)測實(shí)測實(shí)測實(shí)測持續(xù)時(shí)間/h總塑變比(%)595℃、825 MPa條件下的蠕變性能75125751250.0970.1250.0970.125標(biāo)準(zhǔn)要求≥75≤0.2

高強(qiáng)渦輪盤鍛件的主要力學(xué)性能見表1。從表1可以看出，試制的鍛件室溫力學(xué)性能和 650℃拉伸性能皆滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，且高溫持久和蠕變性能優(yōu)異，長壽命特點(diǎn)突出。

3 結(jié)論

在工業(yè)條件下生產(chǎn)的GH469G合金高強(qiáng)渦輪盤鍛件的晶粒度達(dá)到ASTM8級以上，組織性能均滿足GH4169G技術(shù)條件要求，且持久和蠕變性能優(yōu)異，長壽命特點(diǎn)突出。

[1] 孫文儒，陳國勝，羅恒軍，冀勝利，郭浩，劉東，郭守仁，胡壯麒. 工業(yè)生產(chǎn)GH4169G合金棒材和盤鍛件的組織性能. 鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2012，增刊2(23).

[2] 羅恒軍，謝靜，程槿. GH4169合金渦輪盤鍛件晶粒度分析和控制. 大型鑄鍛件，2010(6).

[3] 羅恒軍，謝靜，齊占福，程槿，沈文濤，劉曉飛. GH4169渦輪盤控制技術(shù)研究. 大型鑄鍛件，2012(2).