·364 工程科学学报，第41卷，第3期 表4典型析出相成分（质量分数） Table 4 Composition of typical precipitates % 析出相 C Cr Mn Fe Co Ni W 品界析出相 4.73 43.99 1.95 1.67 22.68 4.42 20.57 岛状析出相 3.33 26.39 1.46 1.04 18.70 2.24 46.84 100 1400 (a 西 一液相 80 一奥氏体 一MC6 1350 一液相 60 液相+奥氏体 液相+奥氏体+密排六方相 一液相+奥氏体+密排六方相+σ 40 1300 液相+奥氏体+密排六方相+a+M,C。 20 300 600 900 1200 1500 12500 20406080100 温度℃ 固相质量分数% 图6GH5605合金平衡相图(a)和凝固动力学曲线(b) Fig.6 Equilibrium phase diagram (a)and the solidification kinetics curve (b)of GH5605 六方相(hexagonal closed-packed,HCP),且HCP 须要在高温下进行均匀化处理，否则在后续的开坯 相大多在冷变形态合金中有微量出现6-0，且在长 过程中会发生严重的开裂，根据江河等的研究， 期时效后HCP相含量会显著增加m.郭建亭Ⅲ研 617B电渣锭中Ti的元素偏析系数达到1.97，经高 究发现变形钴基高温合金的组织基本上为单相奥氏 温48h的扩散退火处理后枝晶及元素偏析情况基 体组织加少量碳化物，只是在高温时效或长期使用 本消除四.均匀化热处理的目的除了消除枝晶间 过程中析出较多碳化物或金属间化合物，因此可以的元素偏析外还有消除共晶相，例如国产GH4169 推测GH5605合金电渣锭中的主要析出相应为奥氏 镍基高温合金采用两段式工艺，先通过高温扩散退 体和M2,C6·文献D5]指出在HS-21合金中也存在 火处理将枝晶间的Laves相回溶后，再消除枝晶间 大量板条状析出相，且该析出相为M:C6和奥氏体 严重的元素偏析，但由表3可知GH5605合金的元 基体的共晶相，结合相图可以推断在GH5605合金 素偏析程度低，W的元素偏析系数仅为1.16，所以 中的板条状析出相也为MC。和奥氏体基体共晶 最关键的是通过高温扩散退火消除晶界和枝晶间的 相.根据郭建亭等的研究，MC6型碳化物会在钴基 低熔点共晶相.根据图7可知共晶相的回溶温度 高温合金最后凝固区域发生共晶反应，形成M:C6 （T)在1190~1200℃之间，且碳化物的回溶温度 伪共晶碳化物组织.在大多数铸造钴基合金中， (Tc黑)在1250℃左右，合金熔点在1400℃左右，因 MC,型碳化物在枝晶间或晶界以共晶形式出现，M,C6 此为了消除共晶相并防止晶界M:C。的液化，退火 板条与奥氏体基体交替排列形成共晶品，其形态可随 温度应控制在1200~1250℃之间，由于对GH5605 合金化学成分变化0.国产K640S铸态合金中 基体熔化 MC,共晶组织的成分近似为(CraCo2,W。)C。m, 与GH5605相比，两种合金中共晶相成分具有共同 的特点，综合以上内容可以判定该白亮析出相为 M,C6和奥氏体基体的共晶相.钴基高温合金的晶 界析出相大多为碳化物，而其中的富C碳化物为 115012001250 M,C6和M,C3,根据相图可以判定晶界析出相为 温度 MC6·综合以上结论可以确定GH5605合金电渣 锭中的析出相包括奥氏体、晶界M,C6以及分布于 I000 1100 12001300 1400 1500 枝晶间和晶界处的两者形成的共晶相. 温度℃ 2.3扩散退火过程元素分配规律 图7GH5605合金电渣锭差示扫描量热曲线 镍基高温合金的偏析情况严重，生产过程中必 Fig.7 DSC curve of GH5605 ingot工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 表 4 典型析出相成分( 质量分数) Table 4 Composition of typical precipitates % 析出相 C Cr Mn Fe Co Ni W 晶界析出相 4. 73 43. 99 1. 95 1. 67 22. 68 4. 42 20. 57 岛状析出相 3. 33 26. 39 1. 46 1. 04 18. 70 2. 24 46. 84 图 6 GH5605 合金平衡相图( a) 和凝固动力学曲线( b) Fig． 6 Equilibrium phase diagram ( a) and the solidification kinetics curve ( b) of GH5605 六方相( hexagonal closed-packed，HCP) ［15］，且 HCP 相大多在冷变形态合金中有微量出现［16--20］，且在长 期时效后 HCP 相含量会显著增加［21］． 郭建亭［1］研 究发现变形钴基高温合金的组织基本上为单相奥氏 体组织加少量碳化物，只是在高温时效或长期使用 过程中析出较多碳化物或金属间化合物，因此可以 推测 GH5605 合金电渣锭中的主要析出相应为奥氏 体和 M23C6 ． 文献［15］指出在 HS--21 合金中也存在 大量板条状析出相，且该析出相为 M23 C6 和奥氏体 基体的共晶相，结合相图可以推断在 GH5605 合金 中的板条状析出相也为 M23 C6 和奥氏体基体共晶 相． 根据郭建亭等的研究，M23C6型碳化物会在钴基 高温合金最后凝固区域发生共晶反应，形成 M23 C6 伪共晶碳化物组织． 在大多数铸造钴基合金中， M23C6型碳化物在枝晶间或晶界以共晶形式出现，M23C6 板条与奥氏体基体交替排列形成共晶，其形态可随 合金化 学 成 分 变 化［1］． 国产 K640S 铸 态 合 金 中 M23C6共晶组织的成分近似为( Cr20 Co2. 5 W0. 5 ) C6 ［1］， 与 GH5605 相比，两种合金中共晶相成分具有共同 的特点，综合以上内容可以判定该白亮析出相为 M23C6和奥氏体基体的共晶相． 钴基高温合金的晶 界析出相大多为碳化物，而其中的富 Cr 碳化物为 M23C6 和 M7 C3，根据相图可以判定晶界析出相为 M23C6 ． 综合以上结论可以确定 GH5605 合金电渣 锭中的析出相包括奥氏体、晶界 M23 C6 以及分布于 枝晶间和晶界处的两者形成的共晶相． 2. 3 扩散退火过程元素分配规律 镍基高温合金的偏析情况严重，生产过程中必 须要在高温下进行均匀化处理，否则在后续的开坯 过程中会发生严重的开裂，根据江河等的研究， 617B 电渣锭中 Ti 的元素偏析系数达到 1. 97，经高 温 48 h 的扩散退火处理后枝晶及元素偏析情况基 本消除［22］． 均匀化热处理的目的除了消除枝晶间 图 7 GH5605 合金电渣锭差示扫描量热曲线 Fig． 7 DSC curve of GH5605 ingot 的元素偏析外还有消除共晶相，例如国产 GH4169 镍基高温合金采用两段式工艺，先通过高温扩散退 火处理将枝晶间的 Laves 相回溶后，再消除枝晶间 严重的元素偏析，但由表 3 可知 GH5605 合金的元 素偏析程度低，W 的元素偏析系数仅为 1. 16，所以 最关键的是通过高温扩散退火消除晶界和枝晶间的 低熔点共晶相． 根据图 7 可知共晶相的回溶温度 ( TEＲ) 在 1190 ～ 1200 ℃ 之间，且碳化物的回溶温度 ( TCＲ) 在 1250 ℃ 左右，合金熔点在 1400 ℃ 左右，因 此为了消除共晶相并防止晶界 M23 C6 的液化，退火 温度应控制在 1200 ～ 1250 ℃ 之间，由于对 GH5605 · 463 ·