李郑周等：热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响 ·577· 的组织发生完全静态再结晶及晶粒充分长大，加工 1000 80 硬化消除，并且碳化物有一定的回溶，最终导致合金 900 75 硬度值有一个大幅的下降.结合不同热处理制度下 800 抗拉强度 65 合金的品粒尺寸可以看出，合金的硬度值随晶粒尺 多 。屈服强度 60 。延伸率 寸的增大而降低.在1230℃时，由于碳化物快速回 55 溶，品粒尺寸长大迅速从而导致了合金的硬度值大 500 45 幅度降低 400 40 300 图11为GH3535合金在不同热处理制度下的 35 200 拉伸性能，随着固溶温度的升高，合金的抗拉强度及 1140 1160 11801200 1220 固溶温度℃ 屈服强度均呈现下降的趋势.合金强度随固溶温度 图11不同固溶温度下的拉伸性能 的变化趋势与硬度的变化趋势相似，抗拉强度在 Fig.11 Tensile property of GH3535 tube at different solution tem- 1230℃固溶时有较大的降低，屈服强度的变化相对 peratures 平稳.另外，随着固溶温度的升高，合金的延伸率提 高.通常细化合金的晶粒尺寸可以获得较高的强度 机制为微孔聚集型断裂，微孔在析出相周围形核、长 及塑性，GH3535合金随着固溶温度的减低，品粒变 大、聚合直至扩展断裂形成韧窝.在1160℃时，合 小使得合金的强度升高，而延伸率却呈现降低的趋 金的M,C碳化物析出数量较多且尺寸较大，能够有 势，可见这不仅仅是晶粒影响而导致的结果 效的阻碍位错运动提高合金强度，但由于位错更容 图12为GH3535在1160℃及1200℃固溶制度 易在此处塞积，造成微孔在碳化物周围快速形核长 下的拉伸断口形貌，拉伸断口均存在较多的韧窝，为 大，降低了材料的塑性.1200℃时，虽然晶粒尺寸有 典型的韧性断裂，并且韧窝中心存在一定的空洞. 一定的长大，但M,C碳化物大量回溶，其数量及尺 1160℃固溶制度下，韧窝中心的空洞较大并且存在 寸减小，微孔的形核长大不易进行，从而提高了合金 大颗粒状的析出相：而1200℃下的断口韧窝相对较 塑性.由此可以看出，随着固溶温度的升高， 深且中心空洞细小，韧窝中心存在细小的析出相. GH3535合金延伸率增加主要得益于碳化物的析出 从拉伸断口的形貌可知，GH3535合金的拉伸断裂 数量及尺寸的减少 5 100ksE8272017 图12不同固溶温度下的断口形貌.(a)1160℃：(b)1200℃ Fig.12 Fracture morphologies of GH3535 alloy at different solution temperatures:(a)1160 C;(b)1200 C GH3535合金进行热处理的目的一方面是为了 3结论 获得合理的晶粒尺寸及晶粒均匀性，使合金具有良 好的使用性能：另一方面则是为了让析出量尽量回 (1)在900~1500℃之间，GH3535合金的平衡 溶，且析出相在基体中分布均匀，无明显大块状存 析出相为富Mo的M,C型碳化物，M,C相的初始析 在.综合上述研究结果来看，为了使GH3535合金 出温度存在于固液两相区 具有良好的力学性能以及均匀的品粒尺寸，并结合 (2)固溶温度在1200℃以下，GH3535合金晶 生产实际，最终冷轧管的热处理制度可选取在1180~ 粒尺寸随温度的升高缓慢长大，当固溶温度升高到 1190℃保温10min. 1230℃时，碳化物回溶加剧，晶粒快速长大，平均晶李郑周等: 热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响 的组织发生完全静态再结晶及晶粒充分长大,加工 硬化消除,并且碳化物有一定的回溶,最终导致合金 硬度值有一个大幅的下降. 结合不同热处理制度下 合金的晶粒尺寸可以看出,合金的硬度值随晶粒尺 寸的增大而降低. 在 1230 益 时,由于碳化物快速回 溶,晶粒尺寸长大迅速从而导致了合金的硬度值大 幅度降低. 图 11 为 GH3535 合金在不同热处理制度下的 拉伸性能,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度及 屈服强度均呈现下降的趋势. 合金强度随固溶温度 的变化趋势与硬度的变化趋势相似,抗拉强度在 1230 益固溶时有较大的降低,屈服强度的变化相对 平稳. 另外,随着固溶温度的升高,合金的延伸率提 高. 通常细化合金的晶粒尺寸可以获得较高的强度 及塑性,GH3535 合金随着固溶温度的减低,晶粒变 小使得合金的强度升高,而延伸率却呈现降低的趋 势,可见这不仅仅是晶粒影响而导致的结果. 图 12 为 GH3535 在 1160 益及 1200 益固溶制度 下的拉伸断口形貌,拉伸断口均存在较多的韧窝,为 典型的韧性断裂,并且韧窝中心存在一定的空洞. 1160 益固溶制度下,韧窝中心的空洞较大并且存在 大颗粒状的析出相;而 1200 益下的断口韧窝相对较 深且中心空洞细小,韧窝中心存在细小的析出相. 从拉伸断口的形貌可知,GH3535 合金的拉伸断裂 图 11 不同固溶温度下的拉伸性能 Fig. 11 Tensile property of GH3535 tube at different solution tem鄄 peratures 机制为微孔聚集型断裂,微孔在析出相周围形核、长 大、聚合直至扩展断裂形成韧窝. 在 1160 益 时,合 金的 M6C 碳化物析出数量较多且尺寸较大,能够有 效的阻碍位错运动提高合金强度,但由于位错更容 易在此处塞积,造成微孔在碳化物周围快速形核长 大,降低了材料的塑性. 1200 益时,虽然晶粒尺寸有 一定的长大,但 M6 C 碳化物大量回溶,其数量及尺 寸减小,微孔的形核长大不易进行,从而提高了合金 塑性. 由 此 可 以 看 出, 随 着 固 溶 温 度 的 升 高, GH3535 合金延伸率增加主要得益于碳化物的析出 数量及尺寸的减少. 图 12 不同固溶温度下的断口形貌 郾 (a) 1160 益 ; (b) 1200 益 Fig. 12 Fracture morphologies of GH3535 alloy at different solution temperatures: (a) 1160 益 ; (b) 1200 益 GH3535 合金进行热处理的目的一方面是为了 获得合理的晶粒尺寸及晶粒均匀性,使合金具有良 好的使用性能;另一方面则是为了让析出量尽量回 溶,且析出相在基体中分布均匀,无明显大块状存 在. 综合上述研究结果来看,为了使 GH3535 合金 具有良好的力学性能以及均匀的晶粒尺寸,并结合 生产实际,最终冷轧管的热处理制度可选取在 1180 ~ 1190 益保温 10 min. 3 结论 (1)在 900 ~ 1500 益 之间,GH3535 合金的平衡 析出相为富 Mo 的 M6C 型碳化物,M6C 相的初始析 出温度存在于固液两相区. (2) 固溶温度在 1200 益 以下,GH3535 合金晶 粒尺寸随温度的升高缓慢长大,当固溶温度升高到 1230 益时,碳化物回溶加剧,晶粒快速长大,平均晶 ·577·