第5期 朱冠妮等：镍基耐蚀合金C-276铸锭元素偏析和均匀化工艺 ·633 的应变的差异减小，所以较细的晶粒可以使变形力 参考文献 均匀地分散.大晶粒由于变形不均匀会引起应力集 [I]YangR C W ang H Zheng L P et a]Characteristics and re 中，从而在更小的变形量就引发金属断裂 search trends of hgh peromance Nibase corosion esistant al bys MaterRey 2001 15(11):21 (杨瑞成王晖，郑丽平，等。高性能镍基耐蚀合金的特性与 研究动向.材料导报.2001,15(11)：21) I2 Zheng L.Gu CQ Zheng Y B Invest gation of the solidification behavior of a new Ru_contanng cast Nibase superalby with hh W content ScrptaMater 2004 50(4):435 [3 Sem atnSL Krmb R C Tumer R E et al Analysis of the honogenizat in of a nickeLbase superalby Scripn Maer 2004 51(6,491 200um [4 KrabR C Antny MM Som atin SL Honogenization of a nickelbase superalby ingt ma tera]Scrpt Ma ter 2006 54 图6C-276经1200℃/15h均匀化后G1e热压缩实验显微组 (9为1645 织 [5 WangL Dang JX ZhangM C et a]Variation of liquid compa Fig 6 Microstrucure of a Gleeble compressed C-276 sample after sition and its e ffects o re lative Ray legh number during solidifica Homogeniaed at1 200C fr 15 h tion of wo kinds ofNiCrCo based superalbys Foundry Technol 200728(6片766 综上所述，在制定均匀化制度时不能单纯追求 (王玲，董建新张麦仓，等两种NC上C墓高温合金的凝固 枝晶和成分偏析消除的程度.如果均匀化温度过高 偏析及其对R心数的影响铸造技术，2D0728(6:766) 或时间过长造成晶粒过大，同样也会影响到加工塑 【 Tian Y L.Wang L Dang JX et al Microsegrega tion ofGH742 性.当然如果偏析消除程度不够也不能达到均匀 ngot and the ekment distribution during homogen izing team ent RaeMetMater Eng 2006 35(8);1315 化的效果，例如，图5中1170℃和1200℃下10后 (田玉亮王玲，董建新，等.Gh42铸锭偏析及均匀化过程 的试样也发生了表面开裂.因此综合考虑均匀化后 中元素分布规律.稀有金属材料与工程200635(8，：315) 试样的组织情况和恒温压缩后试样的开裂情况，在 [7 Li JG Yu J J Zhao NR et a]Microsegregaton behavor of 现有的锻造工艺下，认为1170℃下20h是针对C nickelbase superalby J Ion SteelRes 2003 15(7)260 (李金国。于金江，赵乃仁，等.一种镍基高温合金的显微偏 276合金较为理想的均匀化制度.根据实验结果，在 析行为.钢铁研究学报.20B15(7)片260) 实际生产中对经过1170℃加热20h均匀化处理后 8 Sun X F Yin F S LiJG etal Solidification behavor of cast 的铸坯在1150℃进行锻造，发现与未经均匀化直接 Nickelbase supel AcaMen ll Sin 2003 39(1)27 锻造的情况相比，开坯率有了明显改善，说明该均匀 (孙晓峰，殷风仕。李金国。等.一种铸造镍基高温合金的凝 固行为.金属学报200339(1)27) 化制度是可行、有效的 [9 Xiong YH LiP J YangAM et a]Effects of foundo varabkes 3结论 and refners on strucues of superalby K4169 Acta Mell Sin 200238(5,534 (1)均匀化前C-276合金铸锭具有明显的枝 (熊玉华李培杰，杨爱民，等.铸造工艺参数和细化剂对 K4169高温合金铸态组织的影响.金属学报。200238(5为 晶组织，R2处枝晶间距最大：偏析最严重的元素是 534) M9在枝晶间富集；析出相主要是MC型碳化物. [10 Kearsey RM Beddoes JC JonesP etal Conpositional design 另外，锻造会诱使“相在M的聚集处析出，并严重 consierations fr micosegregation in single costal superalby 影响热加工塑性， syskms Intemetallics 2004 12(7-9)903 (2)运用残余偏析指数模型，可以根据枝晶间 [11]Long Z D Ma P L Zhang Z Y Honcgenizing trea ments of N706 alby billet J Iion SteelRes 1997 31(1)714 距和元素的扩散系数，计算出不同温度下均匀化达 (龙正东，马培立，仲增墉.四06合金锭的均匀化处理.钢 到要求所需要的时间，实验证明该模型可以用于指 铁研究学报。199731(1：714) 导制定均匀化制度. [1 Tan Y L.W angL Dong JX etal Micosegregation ofGH742 (3)综合考虑均匀化后偏析消除情况和晶粒长 ngot and the elementdistrbutin durng honggenizing team ent 大情况。结合Gle©b试验机模拟锻造加工的结果， RaeMetMawerEng 2006 35(8):1315 (田玉亮王玲，董建新，等.Gh42铸锭偏析及均匀化过程 确定1170℃下加热20h是C-276合金较为理想的 中元素分布规律稀有金属材料与工程200635(8,1315) 均匀化制度. (下转第656页)第 5期 朱冠妮等:镍基耐蚀合金 C--276铸锭元素偏析和均匀化工艺 的应变的差异减小, 所以较细的晶粒可以使变形力 均匀地分散 .大晶粒由于变形不均匀会引起应力集 中 ,从而在更小的变形量就引发金属断裂 [ 15] . 图 6 C-276经 1 200℃/15h均匀化后 Gleeble热压缩实验显微组 织 Fig.6 MicrostructureofaGleeblecompressedC-276 sampleafter homogenizedat1 200℃ for15h 综上所述 , 在制定均匀化制度时不能单纯追求 枝晶和成分偏析消除的程度 .如果均匀化温度过高 或时间过长造成晶粒过大 , 同样也会影响到加工塑 性 .当然, 如果偏析消除程度不够也不能达到均匀 化的效果,例如, 图 5中 1 170 ℃和 1200℃下 10h后 的试样也发生了表面开裂 .因此综合考虑均匀化后 试样的组织情况和恒温压缩后试样的开裂情况 ,在 现有的锻造工艺下, 认为 1 170 ℃下 20 h是针对 C-- 276合金较为理想的均匀化制度.根据实验结果,在 实际生产中对经过 1 170 ℃加热 20 h均匀化处理后 的铸坯在 1150℃进行锻造 ,发现与未经均匀化直接 锻造的情况相比 ,开坯率有了明显改善,说明该均匀 化制度是可行、有效的 . 3 结论 (1)均匀化前 C--276合金铸锭具有明显的枝 晶组织 , R/2处枝晶间距最大 ;偏析最严重的元素是 Mo,在枝晶间富集 ;析出相主要是 M6C型碳化物 . 另外,锻造会诱使 μ相在 Mo的聚集处析出 ,并严重 影响热加工塑性 . (2)运用残余偏析指数模型, 可以根据枝晶间 距和元素的扩散系数, 计算出不同温度下均匀化达 到要求所需要的时间, 实验证明该模型可以用于指 导制定均匀化制度. (3)综合考虑均匀化后偏析消除情况和晶粒长 大情况, 结合 Gleeble试验机模拟锻造加工的结果 , 确定 1 170 ℃下加热 20 h是 C--276合金较为理想的 均匀化制度 . 参 考 文 献 [ 1] YangRC, WangH, ZhengLP, etal.Characteristicsandre￾searchtrendsofhighperformanceNi-basecorrosionresistantal￾loys.MaterRev, 2001, 15(11):21 (杨瑞成, 王晖, 郑丽平, 等.高性能镍基耐蚀合金的特性与 研究动向.材料导报, 2001, 15(11):21) [ 2] ZhengL, GuCQ, ZhengYR.Investigationofthesolidification behaviorofanewRu-containingcastNi-basesuperalloywithhigh W content.ScriptaMater, 2004, 50(4):435 [ 3] SemiatinSL, KrambRC, TurnerRE, etal, Analysisofthe homogenizationofanickel-basesuperalloy.ScriptaMater, 2004, 51(6):491 [ 4] KrambRC, AntonyM M, SemiatinSL.Homogenizationofa nickel-basesuperalloyingotmaterial.ScriptaMater, 2006, 54 (9):1645 [ 5] WangL, DongJX, ZhangMC, etal.Variationofliquidcompo￾sitionanditseffectsonrelativeRayleighnumberduringsolidifica￾tionoftwokindsofNi-Cr-Cobasedsuperalloys.FoundryTechnol. 2007, 28(6):766 (王玲, 董建新, 张麦仓, 等.两种 Ni--Cr-Co基高温合金的凝固 偏析及其对 Rayleigh数的影响.铸造技术, 2007, 28(6):766) [ 6] TianYL, WangL, DongJX, etal.MicrosegregationofGH742 ingotandtheelementdistributionduringhomogenizingtreatment. RareMetMaterEng, 2006, 35(8):1315 (田玉亮, 王玲, 董建新, 等.GH742铸锭偏析及均匀化过程 中元素分布规律.稀有金属材料与工程, 2006, 35(8):1315) [ 7] LiJG, YuJJ, ZhaoNR, etal.Microsegregationbehaviorof nickel-basesuperalloy.JIronSteelRes, 2003, 15(7):260 (李金国, 于金江, 赵乃仁, 等.一种镍基高温合金的显微偏 析行为.钢铁研究学报, 2003, 15(7):260) [ 8] SunXF, YinFS, LiJG, etal.Solidificationbehaviorofcast Nickel-basesuperalloy.ActaMetallSin, 2003, 39(1):27 (孙晓峰, 殷凤仕, 李金国, 等.一种铸造镍基高温合金的凝 固行为.金属学报, 2003, 39(1):27) [ 9] XiongYH, LiPJ, YangAM, etal.Effectsoffoundryvariables andrefinersonstructuresofsuperalloyK4169.ActaMetallSin, 2002, 38(5):534 (熊玉华, 李培杰, 杨爱民, 等.铸造工艺参数和细化剂对 K4169高温合金铸态组织的影响.金属学报, 2002, 38(5): 534) [ 10] KearseyRM, BeddoesJC, JonesP, etal.Compositionaldesign considerationsformicrosegregationinsinglecrystalsuperalloy systems.Intermetallics, 2004, 12(7-9):903 [ 11] LongZD, MaPL, ZhongZY.Homogenizingtreatmentsof IN706 alloybillet.JIronSteelRes, 1997, 31(1):714 (龙正东, 马培立, 仲增墉.In706合金锭的均匀化处理.钢 铁研究学报, 1997, 31(1):714) [ 12] TianYL, WangL, DongJX, etal.MicrosegregationofGH742 ingotandtheelementdistributionduringhomogenizingtreatment. RareMetMaterEng, 2006, 35(8):1315 (田玉亮, 王玲, 董建新, 等.GH742铸锭偏析及均匀化过程 中元素分布规律.稀有金属材料与工程, 2006, 35(8):1315) (下转第 656页) · 633·