刘超等：钴基高温合金GH5605铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配 ·365· 合金的高温扩散退火报道很少，所以初步选择退火 1210℃/4h扩散退火处理后的铸态组织中的原始大 温度为1210℃，保温时间分别为4、8和12h并选取 块共晶相己基本消失，晶界上的M:C。基本回溶，但 偏析最严重的心部进行研究. 是在试样中仍然可见较多残存共晶相存在，而保温 图8是电渣锭心部在1210℃扩散退火处理不 8h和12h的试样中的共晶品相基本回溶，扩散退火对 同时间后的金相组织照片，随着退火时间的延长，枝 共晶相的效果几乎相同，也没有发现晶界液化的现 晶形貌逐渐消失，12h后基本观察不到明显的枝晶， 象.通过对比铸态和扩散退火态(1210℃/8h)的 表5为不同制度下Cr和W的元素偏析系数表，也DSC加热曲线（图7和图9），可以发现退火后合金 可以发现在退火4h后元素偏析与铸态相比己经有 中的共晶品相和碳化物都已基本消失，说明该制度对 了明显下降，而随着时间的延长，元素偏析系数基本 消除共晶相有良好效果.同时统计了铸态及退火不 稳定在1，可认为元素偏析己基本消除，综合以上内 同时间后的晶粒尺寸，结果如图10所示，晶粒长大 容可以说明所选择的高温扩散退火制度对消除元素 情况并不严重，初期的晶粒尺寸增大较快，但随保温 偏析和枝晶有明显效果，元素偏析己基本消除.经 时间的延长，增长趋势变缓，保温8h和12h的晶粒 b 200m 200Hm 200um 图81210℃保温不同时间后电渣锭心部金相照片.(a)4h:(b)8h:(c)12h Fig.8 Metallography of ingot center after annealing at 1210C for different time:(a)4h:(b)8h:(c)12h 表5不同退火制度下Cr和W的元素偏析系数 Table 5 Elements segregation coefficients of Cr and W in different an- 基体熔化 nealing system 元素铸态 1210℃/4h1210℃/8h1210℃/12h 6 Cr 1.11 1.06 1.00 1.00 W 1.16 1.04 1.00 1.00 4 尺寸大致相同，所以综合退火时间对共晶相、元素偏 2 析的消除和晶粒度的影响，1210℃/8h为最佳高温 扩散退火制度. I000 1100 12001300 1400 1500 高温扩散退火的目的是为了消除铸锭中的偏析 温度℃ 和枝晶，防止后续的开坯过程中发生严重开裂现象， 图9高温扩散退火后GH5605合金的差示扫描量热曲线 Fig.9 DSC curve of GH5605 after high temperature diffusion annealing 改善加工性能。为了验证退火效果，需对退火后的 试样进行热压缩变形模拟.为了模拟实际的开坯过 程并对比铸态和退火态试样的热变形情况，利用刘 超等: 钴基高温合金 GH5605 铸态组织及高温扩散退火过程中元素再分配 合金的高温扩散退火报道很少，所以初步选择退火 温度为 1210 ℃，保温时间分别为 4、8 和 12 h 并选取 偏析最严重的心部进行研究． 图 8 是电渣锭心部在 1210 ℃ 扩散退火处理不 同时间后的金相组织照片，随着退火时间的延长，枝 晶形貌逐渐消失，12 h 后基本观察不到明显的枝晶， 表 5 为不同制度下 Cr 和 W 的元素偏析系数表，也 可以发现在退火 4 h 后元素偏析与铸态相比已经有 了明显下降，而随着时间的延长，元素偏析系数基本 稳定在 1，可认为元素偏析已基本消除，综合以上内 容可以说明所选择的高温扩散退火制度对消除元素 偏析和枝晶有明显效果，元素偏析已基本消除． 经 1210 ℃ /4 h 扩散退火处理后的铸态组织中的原始大 块共晶相已基本消失，晶界上的 M23C6基本回溶，但 是在试样中仍然可见较多残存共晶相存在，而保温 8 h 和 12 h 的试样中的共晶相基本回溶，扩散退火对 共晶相的效果几乎相同，也没有发现晶界液化的现 象． 通过对比铸态和扩散退火态( 1210 ℃ /8 h) 的 DSC 加热曲线( 图 7 和图 9) ，可以发现退火后合金 中的共晶相和碳化物都已基本消失，说明该制度对 消除共晶相有良好效果． 同时统计了铸态及退火不 同时间后的晶粒尺寸，结果如图 10 所示，晶粒长大 情况并不严重，初期的晶粒尺寸增大较快，但随保温 时间的延长，增长趋势变缓，保温 8 h 和 12 h 的晶粒 图 8 1210 ℃保温不同时间后电渣锭心部金相照片． ( a) 4 h; ( b) 8 h; ( c) 12 h Fig． 8 Metallography of ingot center after annealing at 1210 ℃ for different time: ( a) 4 h; ( b) 8 h; ( c) 12 h 表 5 不同退火制度下 Cr 和 W 的元素偏析系数 Table 5 Elements segregation coefficients of Cr and W in different an￾nealing system 元素 铸态 1210 ℃ /4 h 1210 ℃ /8 h 1210 ℃ /12 h Cr 1. 11 1. 06 1. 00 1. 00 W 1. 16 1. 04 1. 00 1. 00 尺寸大致相同，所以综合退火时间对共晶相、元素偏 析的消除和晶粒度的影响，1210 ℃ /8 h 为最佳高温 扩散退火制度． 高温扩散退火的目的是为了消除铸锭中的偏析 和枝晶，防止后续的开坯过程中发生严重开裂现象， 改善加工性能． 为了验证退火效果，需对退火后的 试样进行热压缩变形模拟． 为了模拟实际的开坯过 图 9 高温扩散退火后 GH5605 合金的差示扫描量热曲线 Fig． 9 DSC curve of GH5605 after high temperature diffusion annealing 程并对比铸态和退火态试样的热变形情况，利用 · 563 ·