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高溫合金GH3230, 美標牌號為UNS N06230(HAYNES 230)、W.Nr.2.4733 是美國哈氏公司研發(fā)的鎳基高溫合金。該牌號為Ni-Cr-W-Mo 固溶強化型變形高溫合金。因含有大量W 和少量鋁和鈦元素,故該合金具有優(yōu)異的塑性和中等的熱強性,且兼顧鎳基高溫合金所特有的優(yōu)良抗氧化性能和良好的沖壓、焊接工藝性能等。因此,其在航空航天、能源發(fā)電、化工行業(yè)等領域具有廣泛的應用前景,特別是適用于900℃以下的承受高溫、高壓以及惡劣腐蝕環(huán)境的場合。根據下游市場反饋,我國自主生產的GH3230 鍛件,高溫(850℃)性能不穩(wěn)定,嚴重影響著能源、核反應堆項目的進展,所需材料基本依賴進口。
本文采用兩步法熔煉,制備出不同碳含量的合金鑄錠,然后通過鍛造、固溶處理、檢測、分析等工藝路線,制備出目標合金鍛件。結果顯示合金中的碳元素含量達到特定范圍時,可使得合金在具備良好腐蝕性能的同時,具備優(yōu)良的高溫性能,產品綜合性能滿足我國航空航天、能源、核反應堆等領域的使用要求。
試驗方法
結合該材料的多元化特性,本文采用經典兩步法熔煉(VIM+ESR)制備合金坯料,以確保獲得高純度的冶金組織。進而經過兩鐓兩拔及多火次的鍛造技術,使得合金鑄態(tài)組織得到充分的破碎從而形成均勻的形變組織,制備出目標要求的合金鍛棒。然后將不同批次,即不同C 含量的棒材進行高溫固溶處理,最終分析不同批次鍛棒的高溫力學性能及腐蝕性能,從而得出本文的結論。
結論
通過不同碳含量GH3230 的高溫(850℃)力學性能檢測、金相組織分析、斷口電鏡掃描形態(tài)的綜合分析,在標準要求范圍內的碳含量,隨著含量增加,合金的高溫強度逐步提高。
(1)GH3230 合金碳含量達到0.081%~0.138% 時,經1230 ℃ 固溶處理的棒材高溫(850℃)性能能夠達到Rm ≧ 300MPa、Rp0.2 ≧ 150MPa 的需求。
(2)碳化物析出相以富含鎢和鉬的M6C、富含鉻的M23C6沿合金晶界彌散分布,使合金位錯滑移受阻,起到“釘扎”作用,有效提高了合金的高溫強度。
(3)合金碳含量超出0.15% 后,隨著含量的增加,富集于晶界的形貌粗大且不規(guī)則的碳化物,與機體形成形變應力,導致顯微孔隙,降低了合金的高溫強度。
(4)過多的碳化物富集晶界,在腐蝕環(huán)境中易造成合金“點腐蝕”缺陷,降低使用壽命。
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