退火制度對Nb752合金板材組織和性能的影響

孫小勇

摘? 要：文章通過對Nb752合金板材的成品退火溫度和退火時間的調整，將不同退火溫度和退火時間的Nb752合金板材金相組織和力學性能進行比較，確定了適當?shù)耐耆俳Y晶的退火參數(shù)范圍，給出了適合產(chǎn)品要求的退火制度。

關鍵詞：Nb752合金;板材成品退火;板材退火組織

中圖分類號：TG132.3? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）30-0079-02

Abstract： In this paper， through the adjustment of annealing temperature and annealing time of Nb752 alloy sheet， the micro-structures and mechanical properties of Nb752 alloy sheet with different annealing temperatures and annealing times are compared， and the appropriate annealing parameter range of complete re-crystallization is determined. The annealing system suitable for the requirements of the product is given.

Keywords： Nb752 alloy; finished sheet annealing; sheet annealing micro-structure

鈮合金同鎢合金和鉬合金相比，具有塑性好，加工和焊接性能優(yōu)良，因而能制成薄板和外形復雜的零件。其熔點高、比重低、高溫強度大，可作為1100℃以上的高溫結構材料[1]，可用作航天和航空工業(yè)的熱防護和結構材料。

Nb752合金是通過固溶強化的具有較高強度的鈮基合金。美國聯(lián)合碳化物公司Stellite研究分部于1957年開始研究Nb-W-Zr系合金，于1962年挑選了具有良好加工性能和綜合機械性能相結合的合金成分：Nb-10%W-2.5%Zr（簡稱Nb752），于1963年底完成了寬30吋板材的小規(guī)模試生產(chǎn)。

本文結合Nb752合金板材的生產(chǎn)，研究了成品退火制度對板材組織與性能的影響

1 坯料制備及實驗方法

采用“填充擠壓法”，將Ф150mm的Nb752合金錠制成Ф214mm的擠壓錠，在3150t擠壓機上擠壓出Ф70mm左右的Nb752合金棒材。再在1250t水壓機上鍛造為30-35×90-120×Lmm的板坯。經(jīng)過1300℃×1h真空退火后，在850℃-900℃時溫軋至3.5-5.5mm。再進行1300℃×1h真空退火，在1200mm四輥冷軋機上冷軋制成0.8×630×L的板材。其加功率為78%-85%。以此0.8mm板材作為本次實驗的坯料。

對板材分別進行1000℃×1h AC、1100℃×1h AC、1200℃×1h AC、1250℃×1h AC、1300℃×1h AC、1400℃×1h AC、1500℃×1h AC、 1000℃×10h AC、1200℃×10h AC、1400℃×10h AC退火處理，取試樣進行力學性能及金相組織分析。

2 實驗結果與分析

2.1實驗結果

退火溫度對Nb752合金室溫拉伸性能的影響，見圖1。

不同退火溫度時，Nb752合金的金相組織，見圖2。

2.2結果分析

從圖1可以看出：在退火溫度低于1250℃時，隨著退火溫度的提高，Nb752合金試樣的抗拉強度和屈服強度呈明顯降低的趨勢，延伸率呈明顯的升高趨勢。在退火溫度高于1250℃時，各性能的變化趨勢趨于緩和。 退火溫度從1000℃升高到1250℃時，抗拉強度由745MPa降低到565MPa，屈服強度由625 MPa降低到440 MPa，延伸率由13.0%升高到25.5%。而退火溫度從1250℃升高到1500℃時，抗拉強度一直在560 MPa左右，屈服強度保持在440 MPa左右，延伸率在25.5%-29.0%。說明在溫度高于1250℃退火時，Nb752合金內(nèi)部的點、線、面缺陷得到充分消除，內(nèi)應力基本消除。

從圖2可以看出，Nb752合金在1200℃以上退火時，再結晶組織已經(jīng)明顯增加，形變帶逐漸減少，晶粒也相應的長大。在1400℃×1h退火后，Nb752合金再結晶晶粒已明顯聚合和長大。因此從顯微組織來看，Nb752合金板材再結晶退火的最佳溫度區(qū)間是1200℃-1350℃。根據(jù)退火爐結構特點、裝料方式、爐料內(nèi)外層保溫時間的差異以及實際生產(chǎn)情況，生產(chǎn)中采用1300℃×1h退火。

Nb752合金在1000℃×1h退火后，組織沒有明顯的變化，但經(jīng)過10h長時間處理后，沿形變帶邊界出現(xiàn)了少量細小的再結晶晶粒。說明在同一溫度下延長保溫時間，再結晶程度將顯著提高。如1200℃×1h退火組織和1200℃×10h退火組織也有此類現(xiàn)象。在退火溫度為1000℃-1200℃時，1000℃×10h退火后試樣的力學性能大致與1100℃×1h退火后試樣的力學性能相當，1200℃×10h退火后試樣的力學性能大致與1300℃×1h退火后試樣的力學性能相當。但是在1400℃時，兩種退火時間下，試樣的強度變化不大，退火10h的試樣在延伸率上升高較明顯。

3 結束語

（1）Nb752合金板材的退火溫度可選擇在1200℃-1350℃，本實驗中將其定為1300℃×1h，可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定合格的板材。

（2）在完成再結晶退火且晶粒尚未明顯長大時，Nb752合金板材退火的時間長度對其強度影響不大，延伸率有明顯升高。

參考文獻：

[1]陳英.Nb752合金抗氧化涂層的研究[J].材料工藝，1979（01）：29-35+45.