一种基于元素含量的GH738合金热处理优化方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别提供了一种基于元素含量的GH738合金热处理优化方法。

背景技术

GH738是Ni-Cr-Co基沉淀硬化型变形高温合金，在760℃-870℃具有较高的屈服强度和抗疲劳性能，具有较好的抗氧化和抗腐蚀性能，加工塑形良好、组织性能稳定。广泛应用于航空领域，适用于制作涡轮盘、工作叶片等零件。工程应用中涡轮盘使用的GH738合金常采用的热处理制度为:①固溶处理：(1000-1040)℃保温4h，油冷；②一次时效：845℃保温4h，空冷；③760℃保温16h，空冷。该热处理制度的固溶温度区间较大且没有给定选择依据。大量统计数据的结果表明，该材料的强化相元素Al+Ti含量对材料的力学性能，尤其是屈服强度的影响较大且与热处理制度存在着较强的关联性。因此针对GH738合金不同Al+Ti含量制定不同的热处理制度，可以发挥材料的性能潜力，更好的满足合金的使用需求及质量稳定性。

人们迫切希望获得一种技术效果优良的基于元素含量的GH738合金热处理优化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的基于元素含量的GH738合金热处理优化方法。针对不同Al+Ti含量的GH 738合金试样，开展不同固溶温度的热处理试验，通过组织性能分析确定合适的热处理制度，从而达到提高材料性能的要求。

所述GH738合金的主要强化相为γ′相，其溶解温度随着主要形成元素Al、Ti含量的增加而增加，因此固溶温度应随着Al+Ti含量的增加而提高才有可能获得合金更优异的力学性能。在固溶热处理过程中，如γ'相完全回溶，将会失去对晶粒的钉扎作用导致晶粒明显长大进而导致强度下降；另外,随着小γ'相,即：二次γ'相，析出数量的增加，合金的屈服强度会提高。因此理想热处理状态应该为：一次γ'相不完全回溶的情况下二次γ'相含量越高越好。为获得以上理论分析中需要获得的理想热处理状态，本发明所述基于元素含量的GH738合金热处理优化方法针对6种不同Al+Ti含量的试验料开展四种不同固溶温度，即：1030℃、1040℃、1045℃、1050℃的热处理试验，经标准时效后进行室温力学性能检测及组织分析。通过分析组织和性能的结果，优化GH738合金固溶温度。

所述基于元素含量的GH738合金热处理优化方法具体步骤如下：

步骤一，检查；

对待热处理GH738合金零件表面进行检查，应无酸、碱、盐、焊药、润滑剂等污物，记录Al+Ti含量；

步骤二，固溶；

固溶处理选用箱式电阻炉，在≤825℃条件下装炉，升温至825℃，保温2～2.5h,根据Al+Ti重量百分比含量，继续升温到表1中规定的固溶温度，保温4h后油淬冷却；

表1GH738合金固溶温度选择方案

步骤三，除油；

除净零件油淬后的表面油污；

步骤四，时效；

一次时效：选用箱式电阻炉，在≤845℃条件下装炉，升温至845℃保温4～4.5h，之后将零件置于空气中冷却至室温；

二次时效：选用箱式电阻炉，在≤760℃条件下装炉，升温至760℃保温16～17h，之后将零件置于空气中冷却至室温。

所述基于元素含量的GH738合金热处理优化方法，分析GH738合金的强化机理出发，综合大量的数据统计及热处理工艺试验结果，确定与不同Al+Ti含量相匹配的热处理制度。工艺简单，易于操作，结合强化相元素含量的变化选择合适的固溶热处理制度，可以发挥材料的性能潜力，更好的满足合金的使用需求及质量稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为热处理试验的抗拉强度测试结果图；

图2为热处理试验的屈服强度测试结果图；

图3为热处理试验的断后伸长率测试结果图；

图4为热处理试验的断面收缩率测试结果图；

图5为GH738合金Al+Ti含量为4.35，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃；

图6为GH738合金Al+Ti含量为4.46，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃；

图7为GH738合金Al+Ti含量为4.51，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃；

图8为GH738合金Al+Ti含量为4.61，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃；

图9为GH738合金Al+Ti含量为4.69，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃；

图10为GH738合金Al+Ti含量为4.77，固溶时效后晶粒组织形貌；其中，(a)和(b)的固溶温度为1030℃，(c)和(d)的固溶温度1040℃；(e)和(f)的固溶温度为1045℃，(g)和(h)的固溶温度1050℃。

具体实施方式

实施例1

所述基于元素含量的GH738合金热处理优化方法具体步骤如下：

步骤一，检查；

对待热处理GH738合金零件表面进行检查，应无酸、碱、盐、焊药、润滑剂等污物，查看材料质保单，记录Al+Ti含量；

步骤二，固溶；

固溶处理选用箱式电阻炉，在≤825℃条件下装炉，升温至825℃，保温2～2.5h,根据Al+Ti重量百分比含量，继续升温到表1中规定的固溶温度，保温4h后油淬冷却；

表1GH738合金固溶温度选择方案

步骤三，除油；

除净零件油淬后的表面油污；

步骤四，时效；

按热处理工艺曲线分别进行一次时效、二次时效；

一次时效：选用箱式电阻炉，在≤845℃条件下装炉，升温至845℃保温4～4.5h，之后将零件置于空气中冷却至室温；

二次时效：选用箱式电阻炉，在≤760℃条件下装炉，升温至760℃保温16～17h，之后将零件置于空气中冷却。

对热处处理后的GH738合金零件按照材料标准要求进行力学性能、组织性能检验；

性能测试结果的判定，性能的测试结果参见表2和附图1-4所示，试验结果表明：在小于1045℃固溶情况下，材料屈服强度随Al+Ti含量的升高而有提高的趋势，1040℃/1045℃固溶后强度值优于1030℃的强度值；Al+Ti含量从4.69升至4.77，1030℃固溶的强度值未变，1040℃固溶的强度值升高显著；当固溶温度提高至1050℃时，抗拉强度及屈服强度明显下降，Al+Ti为4.77的试样仍保持较高的强度值。

表2GH738室温力学性能测试结果

组织测试结果的判定；

组织的分析结果参见附图5～图10，试验结果表明：各成分合金在1030℃固溶，晶粒组织均匀，在1040℃固溶，晶粒组织基本均匀；在1045℃固溶，部分合金晶粒组织出现不均匀程度增加，在1050℃固溶，除Al+Ti含量为4.77外的试样，晶粒出现明显长大现象。

所述基于元素含量的GH738合金热处理优化方法，分析GH738合金的强化机理出发，综合大量的数据统计及热处理工艺试验结果，确定与不同Al+Ti含量相匹配的热处理制度。工艺简单，易于操作，结合强化相元素含量的变化选择合适的固溶热处理制度，可以发挥材料的性能潜力，更好的满足合金的使用需求及质量稳定性。