D0L:10.133745.issn1001-053x.2012.08.009 第34卷第8期 北京科技大学学报 Vol.34 No.8 2012年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2012 镍铬基K648合金aCr相析出的组织敏感性 史世凤区 范强 贾崇林牛永吉 北京北治功能材料有限公司，北京100192 区通信作者，E-mail:hsf2011@126.com 摘要研究了合金成分和热处理制度对K648合金组织中aCr相析出形态和力学性能的影响，并通过Thermo-calc软件计 算了K648合金平衡相析出规律.计算结果表明合金中的析出相主要为αC、y相和MC,碳化物.通过实际组织观察得出 合金中α《Cr相的析出形态对Cr含量和热处理工艺制度极为敏感，具体表现为aC相形态的多样性.力学性能测试进一步 表明合金的室温拉伸性能、冲击性能均受αC相形态和分布的影响，即合金性能表现出组织敏感性 关键词镍铬合金：微观组织：析出：敏感性分析：力学性能 分类号TG146.15 Microstructure sensitivity of o-Cr phase in Ni-Cr based alloy K648 SHI Shi-feng,FAN Qiang,JIA Chong-lin,NIU Yong-ji Beijing Beiye Functional Materials Corporation,Beijing 100192,China XCorresponding author,E-mail:shsf_2011@126.com ABSTRACT The effects of element contents and heat treatment regimes on the precipitation morphology of a-Cr phase and the mechanical properties of K648 superalloy were systematically investigated by room-temperature tension and impact tests.The precipita- tion law of equilibrium phases in K648 superalloy was calculated by Thermo-Calc software.The calculated results show that the main equilibrium precipitation phases are a-Cr phase,yphase and MC carbide.Microstructure observations indicate that the precipitati- on morphology of a-Cr phase is sensitive to the Cr content and heat treatment regime,demonstrating its morphological variety.Mechan- ical property tests further testify that the room-temperature tensile properties and impact properties are significantly dependent on the morphology and distribution of a-Cr phase,meaning that the mechanical properties of the alloy have microstructure sensitivity. KEY WORDS nickel chromium alloys:microstructure;precipitation:sensitivity analysis:mechanical properties 一般的高温合金中均添加一定量的Cr元素 的高铬合金，并在航空发动机中得到大量应用， 来保护合金表面不被氧化和热腐蚀.C含量越 其中以Π648合金（我国铸造合金称为K648)最 高，合金的耐蚀性尤其是耐硫腐蚀性越好山，但 为典型.对俄罗斯的Π648高温合金(Cr的质量 Cr含量增加势必导致合金中aCr相析出倾向增 分数高达35%)进行解剖分析后发现，该合金组 大.目前，国内外专家学者对一Cr相在高温合 织中存在大量的α-C:相和少量的碳化物，即在 金中的认识有两种观点)：一种观点把高温合 Π648高温合金设计上，俄罗斯采用了高Cr含 金中一Cr相的析出与冲击韧性下降联系在一 量使组织中Cr相大量析出的思路.该合金在 起；而另一种观点认为，在不超过极限温度的长 俄罗斯的设计成功并获得应用，使高温合金界对 时间使用过程中，尽管有少量的a一Cr相析出，并 aCr相有了崭新的认识 不会对使用性能产生太大的影响.在欧美国家对 K648合金是一种时效沉淀强化型铸造高温合 αCr相进行研究的时候，俄罗斯从20世纪70年 金，主要用于900℃以下抗氧化性要求较高的航空 代以来研制了一系列Cr质量分数在32%~35% 材料部件6-.此合金的主要强化元素为C、W、 收稿日期：201106-22第 34 卷 第 8 期 2012 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 8 Aug． 2012 镍铬基 K648 合金 α--Cr 相析出的组织敏感性 史世凤! 范 强 贾崇林 牛永吉 北京北冶功能材料有限公司，北京 100192 !通信作者，E-mail: shsf_2011@ 126． com 摘 要 研究了合金成分和热处理制度对 K648 合金组织中 α--Cr 相析出形态和力学性能的影响，并通过 Thermo-calc 软件计 算了 K648 合金平衡相析出规律． 计算结果表明合金中的析出相主要为 α--Cr、γ'相和 M23C6碳化物． 通过实际组织观察得出 合金中 α--Cr 相的析出形态对 Cr 含量和热处理工艺制度极为敏感，具体表现为 α--Cr 相形态的多样性． 力学性能测试进一步 表明合金的室温拉伸性能、冲击性能均受 α--Cr 相形态和分布的影响，即合金性能表现出组织敏感性． 关键词 镍铬合金; 微观组织; 析出; 敏感性分析; 力学性能 分类号 TG146. 1 + 5 Microstructure sensitivity of α-Cr phase in Ni-Cr based alloy K648 SHI Shi-feng! ，FAN Qiang，JIA Chong-lin，NIU Yong-ji Beijing Beiye Functional Materials Corporation，Beijing 100192，China !Corresponding author，E-mail: shsf_2011@ 126． com ABSTRACT The effects of element contents and heat treatment regimes on the precipitation morphology of α-Cr phase and the mechanical properties of K648 superalloy were systematically investigated by room-temperature tension and impact tests． The precipita￾tion law of equilibrium phases in K648 superalloy was calculated by Thermo-Calc software． The calculated results show that the main equilibrium precipitation phases are α-Cr phase，γ' phase and M23C6 carbide． Microstructure observations indicate that the precipitati￾on morphology of α-Cr phase is sensitive to the Cr content and heat treatment regime，demonstrating its morphological variety． Mechan￾ical property tests further testify that the room-temperature tensile properties and impact properties are significantly dependent on the morphology and distribution of α-Cr phase，meaning that the mechanical properties of the alloy have microstructure sensitivity． KEY WORDS nickel chromium alloys; microstructure; precipitation; sensitivity analysis; mechanical properties 收稿日期: 2011--06--22 一般的高温合金中均添加一定量的 Cr 元素 来保护合金表面不被氧化和热腐蚀． Cr 含 量 越 高，合金的耐蚀性尤其是耐硫腐蚀性越好［1］，但 Cr 含量增加势必导致合金中 α--Cr 相析出倾向增 大． 目前，国内外专家学者对 α--Cr 相 在 高 温 合 金中的认识有两种观点［2--5］: 一种观点把高温合 金中 α--Cr 相的析出与冲击韧性下降联系在一 起; 而另一种观点认为，在不超过极限温度的长 时间使用过程中，尽管有少量的 α--Cr 相析出，并 不会对使用性能产生太大的影响． 在欧美国家对 α--Cr 相进行研究的时候，俄罗斯从 20 世纪 70 年 代以来研制了一系列 Cr 质量分数在 32% ～ 35% 的高铬合金，并在航空发动机中得到大量应用， 其中以"#648 合金( 我国铸造合金称为 K648 ) 最 为典型． 对俄罗斯的"#648 高温合金( Cr 的质量 分数高达 35% ) 进行解剖分析后发现，该合金组 织中存在大量的 α--Cr 相和少量的碳化物，即 在 "#648 高温合金设计上，俄罗斯采用了高 Cr 含 量使组织中 α--Cr 相大量析出的思路． 该合金在 俄罗斯的设计成功并获得应用，使高温合金界对 α--Cr 相有了崭新的认识． K648 合金是一种时效沉淀强化型铸造高温合 金，主要用于 900 ℃ 以下抗氧化性要求较高的航空 材料部件［6--10］． 此合金的主要强化元素为 Cr、W、 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.08.009