·1334 工程科学学报，第40卷，第11期 弧炉熔炼、铜模吸俦后的K424试样棒上切取 共品组织、MC碳化物和少量的MB,硼化物组成， 中10mm×10mm的样品，作为高冷速样品（估测冷 随着时效温度升高和时间延长，部分MC碳化物转 却速率在6000~60000℃·mim-1).以上样品经清 化成M2C,型碳化物，长期时效后，析出MaC,型碳 洗、打磨、化学侵蚀或电抛电侵后分别用光学显微镜 化物以及针状σ相).图2所示为典型的K424合 及电子显微镜观察合金的显微组织. 金铸态组织.合金呈现典型的树枝状结构，枝晶间 2实验结果 形成枝晶间隙.枝晶间隙面积较大，分布有较多数 量、尺寸较大的(Y+y)共晶和MC碳化物，Y'相呈 2.1K424合金的近平衡凝固顺序 立方体弥散分布在Y基体上，在立方型的y'相间隙 K424合金的铸态组织由y基体、Y相、(Y+Y) 中还分布有小尺寸的二次y相 b 50μm I um 图2K424合金显微组织.(a)枝品间的共品及碳化物：(b)Y'相 Fig.2 As-cast microstructure of K424 superalloy:(a)MC and eutectic;(b)y'phase 2.1.1等温凝固实验 势，这一结果表明在此温度下合金仍处于液态，但是 为研究K424合金在凝固过程中的组织演变规 即将开始固态转变.图3(b)为K424合金在1320 律，采用等温凝固实验观察，图3所示为K424合金 ℃等温凝固淬火组织后的枝晶形貌，此时已经可以 在不同温度等温凝固后的组织形貌.图3(a)所示 观察到较多的粗大枝晶，表明此时合金已经开始凝 为K424合金在1340℃等温凝固后的显微组织形 固，有固相析出.根据等温凝固实验结果，γ相开始 貌，枝晶组织细小，部分区域枝晶开始有长大的趋 析出的温度在1320~1340℃之间，略低于1340℃. (a) (b) 200μm 2004m 图3不同温度等温凝固淬火后K424合金的显微形貌.(a)1340℃：(b)1320℃ Fig.3 Microstructure of K424 alloy from isothermal solidification experiments at different temperatures:(a)1340C;(b)1320C 图4所示为K424合金在1300℃等温凝固后的 1320℃时，并未观察到块状碳化物的析出，根据等 微观组织形貌.此时，液相中已经生成较多数量的 温凝固实验结果，推测MC碳化物的析出温度在 固相，但是枝晶搭接并未完成，液体仍能在枝晶间自 1300~1320℃之间. 由流动，如图4(a)所示.同时，在1300℃还能观察 随着凝固温度进一步降低，当温度为1280℃ 到块状碳化物的析出，此时碳化物数量较少，如图4 时，粗大树枝品基本已经连接在一起，液相区被粗大 (b)、(c)所示.能谱(EDS)分析表明，碳化物为富 枝晶隔断，形成孤立熔池，限制了枝晶间液相的自由 含Ti、Nb的MC型碳化物，如图4(d)所示.随着等 流动，此时碳化物已经大量析出，如图5(a)所示. 温凝固淬火温度降低，碳化物的数量增多.由于在 当凝固温度继续降低到1260℃时，只剩下少量的工程科学学报,第 40 卷,第 11 期 弧炉 熔 炼、 铜 模 吸 铸 后 的 K424 试 样 棒 上 切 取 准10 mm 伊 10 mm 的样品,作为高冷速样品(估测冷 却速率在 6000 ~ 60000 益·min - 1 ). 以上样品经清 洗、打磨、化学侵蚀或电抛电侵后分别用光学显微镜 及电子显微镜观察合金的显微组织. 2 实验结果 2郾 1 K424 合金的近平衡凝固顺序 K424 合金的铸态组织由 酌 基体、酌忆相、(酌 + 酌忆) 共晶组织、MC 碳化物和少量的 M3 B2 硼化物组成, 随着时效温度升高和时间延长,部分 MC 碳化物转 化成 M23C6型碳化物,长期时效后,析出 M23 C6型碳 化物以及针状 滓 相[1] . 图 2 所示为典型的 K424 合 金铸态组织. 合金呈现典型的树枝状结构,枝晶间 形成枝晶间隙. 枝晶间隙面积较大,分布有较多数 量、尺寸较大的(酌 + 酌忆)共晶和 MC 碳化物,酌忆相呈 立方体弥散分布在 酌 基体上,在立方型的 酌忆相间隙 中还分布有小尺寸的二次 酌忆相. 图 2 K424 合金显微组织. (a) 枝晶间的共晶及碳化物; (b) 酌忆相 Fig. 2 As鄄cast microstructure of K424 superalloy: (a) MC and eutectic; (b) 酌忆 phase 2郾 1郾 1 等温凝固实验 为研究 K424 合金在凝固过程中的组织演变规 律,采用等温凝固实验观察,图 3 所示为 K424 合金 在不同温度等温凝固后的组织形貌. 图 3( a)所示 为 K424 合金在 1340 益 等温凝固后的显微组织形 貌,枝晶组织细小,部分区域枝晶开始有长大的趋 势,这一结果表明在此温度下合金仍处于液态,但是 即将开始固态转变. 图 3( b) 为 K424 合金在 1320 益等温凝固淬火组织后的枝晶形貌,此时已经可以 观察到较多的粗大枝晶,表明此时合金已经开始凝 固,有固相析出. 根据等温凝固实验结果,酌 相开始 析出的温度在 1320 ~ 1340 益之间,略低于 1340 益 . 图 3 不同温度等温凝固淬火后 K424 合金的显微形貌. (a) 1340 益 ;(b) 1320 益 Fig. 3 Microstructure of K424 alloy from isothermal solidification experiments at different temperatures: (a) 1340 益 ;(b) 1320 益 图 4 所示为 K424 合金在 1300 益等温凝固后的 微观组织形貌. 此时,液相中已经生成较多数量的 固相,但是枝晶搭接并未完成,液体仍能在枝晶间自 由流动,如图 4(a)所示. 同时,在 1300 益 还能观察 到块状碳化物的析出,此时碳化物数量较少,如图 4 (b)、(c)所示. 能谱(EDS) 分析表明,碳化物为富 含 Ti、Nb 的 MC 型碳化物,如图 4( d)所示. 随着等 温凝固淬火温度降低,碳化物的数量增多. 由于在 1320 益 时,并未观察到块状碳化物的析出,根据等 温凝固实验结果,推测 MC 碳化物的析出温度在 1300 ~ 1320 益之间. 随着凝固温度进一步降低,当温度为 1280 益 时,粗大树枝晶基本已经连接在一起,液相区被粗大 枝晶隔断,形成孤立熔池,限制了枝晶间液相的自由 流动,此时碳化物已经大量析出,如图 5 ( a) 所示. 当凝固温度继续降低到 1260 益 时, 只剩下少量的 ·1334·