热处理对GH742合金组织和力学性能的影响
［摘要］ 研究了不同热处理制度对gh742高温合金组织和力学性能的影响。结果表明，调整固溶处理制度可明显改变晶粒度和γ′形态。控制固溶处理温度，使γ′相不*溶解，可以阻止晶粒长大，而这种粗大γ′相和时效过程中形成的细小γ′相共存的组织具有良好的综合性能。时效处理可以改变γ′相的数量和分布，时效温度越低，时间越长，则γ′相数量越多，尺寸越小，使合金的强度上升，塑性降低。
关键词 gh742高温合金 热处理 显微组织 力学性能effects of heat treatment on microstructure and
mechanical properties of gh742 superalloy
long zhengdong deng qun lin ping ma peili zhuang jingyun zhong zengyong
central iron & steel research institute,beijing
［abstract］ the effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of gh742 superalloy were studied in this paper.it shows that the morphology of γ′ phase and grain size can be changed obviously by changing the annealing heat treatment,the excellent comprehensive properties are obtained by controlling the annealing temperature to get a smaller grain size and coexistence of big size and small size of γ′ phase.the distribution and amount of γ′ phase are also changed by controlling the aging time and temperature.the lower the aging temperature and longer the aging time is,the more the amount of γ′ phase is.these changes make the alloy have higher strength and lower ductility.
keywords gh742 superalloy heat treatment microstructure mechanical property
gh742是一种γ′相强化的ni基高温合金。由于它含有大量形成γ′相的ti，al，nb等元素，因此合金中的强化相γ′高达35wt%，再加上 w、mo、v等元素的强化作用，使得gh742合金具有非常好的高温性能。正是这种优异的性能使其广泛应用于550～800℃温度范围和高应力下工作的涡轮盘、压气机盘、轴、承力环、紧固件和其它零部件，特别是广泛应用于高性能飞机发动机和中远程巡航导弹动力装置中的关键零部件。
*，合金的组织和性能具有密切的关系，而热处理明显地改变组织和性能，特别是对以γ′相强化的gh742高温合金。因此研究热处理制度对合金性能的影响一直是合金研究的一个重要方面。目前对gh742合金热处理方面的研究报道很少。本文进行了热处理对gh742合金组织和性能影响的研究。
1 试验方案
试验用的材料是经vim+var双真空冶炼随后热变形至φ16mm圆棒，机加工成标准试样进行力学性能测试，测试值均为两次测试的平均值。采用光学显微镜和电子显微镜进行组织观察。表1给出了合金的成分。表2给出了试验所采取的热处理制度。
表1 合金的化学成分
table 1 chemical composition of gh742 alloy（wt%）
c cr al ti nb mo co ni
0.047 14.7 2.51 2.47 2.6 5 9.5 余量
表2 试验所采取的热处理制度
table 2 the heat treatments of gh742 alloy
编号 热处理制度
1 1120℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
2 1150℃×8h,ac+850℃×6h,ac
3 1150℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
4 1150℃×8h,ac+1050℃×4h,ac+850℃×8h，ac
+730℃×32h,ac
5 1080℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
6 1080℃×8h,ac+780℃×16h,ac
7 1080℃×8h,ac+780℃×3h,ac
8 1080℃×8h,ac+780℃×16h,ac+700℃×16h，ac
2 试验结果及分析
2.1 热处理制度对合金力学性能、γ′相含量及γ′相大小的影响
表3给出了不同热处理制度下的合金力学性能、γ′相含量及γ′大小。从中可以看出，合金的力学性能、γ′相含量及γ′相大小随热处理制度的改变而呈现较大的变化。
表3 不同热处理制度下的合金力学性能、
γ′相含量及γ′相大小
table 3 the properties of the alloy and the amount and
size of γ′ phase at different heat treatments
编号 σb
/mpa σ0.2
/mpa δ
/% ψ
/% γ′量
/wt% γ′尺寸
/nm
1 1425 955 22.0 27.0 33.71 60.1
2 1365 818 25.0 27.5 31.47 78.1
3 1383 845 21.1 26.5 33.28
4 1405 920 22.3 26.5 35.31
5 1438 1018 26.0 41.0
6 1460 1043 24.5 38.0 33.51
7 1445 1025 24.5 29.5
8 1468 993 21.3 30.0 35.49 60.9
2.2 固溶处理对合金组织和力学性能的影响
图1给出了相同的时效处理制度而不同的固溶处理制度下合金强度和塑性的变化规律。图中的三种热处理制度分别为5＃，1＃和3＃，从中可以看出，随着固溶处理温度的降低，合金的强度和塑性都有明显的提高。
图2给出了三种不同固溶处理温度下（5＃，1＃，3＃）的组织，从中可以看出，随着固溶温度的提高，合金的晶粒尺寸增大，特别是当固溶温度由1080℃提高到1120℃时，晶粒度有十分明显的增大，晶粒度由astm3到astm7。当固溶温度由1120℃（1＃）提高到1150℃（3＃）时，γ′相无十分明显的区别，都是呈现大小均匀一致的分布，但采用1080℃固溶处理时（5＃），形成了大小两种尺寸的γ′相，其中小尺寸的γ′相在尺寸上与1＃和3＃也无明显区别，它们是在时效过程中析出的。而大的γ′相是由于在固溶处理时原γ′相没有*溶解而下来的。
图1 固溶处理制度对合金强度和塑性的影响
fig.1 the effects of heat treatments on strength and
ductility of gh742 alloy
合金的再结晶晶粒主要是在固溶处理过程中形成和长大的，一般温度越高则形核长大的驱动力越大，因此晶粒越大。但这个过程是一个非常复杂的过程，受多种因素的影响，其中第二相就起着非常关键的作用，它们在晶内阻碍位错的滑移，而且钉扎在再结晶晶粒的晶界上，阻碍晶粒的进一步长大。对gh742合金而言，γ ′相*溶解温度为1100℃，因此当固溶处理温度低于该温度时，必定会有残留的γ′相。图2a中的大尺寸γ′相正是这种残留的γ′相，也正是这种残留的 γ′相阻止了晶粒的长大。
对于象gh742这样以γ′相时效强化的高温合金而言，传统的固溶处理方法是将合金加热至某一温度使γ′相*溶解，然后在时效过程中析出细小均匀的γ′相，不希望存在大尺寸的γ′相，但从图1和图2中可以得出这种大小尺寸γ′相共存的组织不但具有均匀细小的晶粒，而且具有强度高、塑性好的特点。因此这种大小γ′相共存的组织对该合金的性能、特别对提高合金的塑性是十分有利的。
图2 相同时效处理制度而不同固溶处理温度合金的组织变化
fig.2 the microstructures for different annealing treatments under the same aging treatment
（a）the annealing temperature is 1080℃；（b）the annealing temperature is 1120℃；
（c）the annealing temperature is 1150℃
2.3 时效处理对合金组织和性能的影响
象gh742这样的ni基高温合金的时效过程主要是一个γ′相形核和长大的过程。时效温度越低，平衡的γ′相含量越高，但γ′相的形核和长大的过程是一个热力学过程，特别是γ′相的长大过程是主要由扩散控制的热力学过程。因此当时效温度很低时，平衡的γ′相含量很高，但γ′相的长大过程非常缓慢，其结果是形成大量细小的γ′相。
图3给出了相同固溶处理温度不同时效处理制度下（2＃，3＃，4＃）γ′相的形态及分布；图4给出了这三种热处理制度下γ′相含量及合金力学性能的变化。图中的2＃，3＃和4＃的固溶温度均是1150℃，但2＃只有850℃×6h的时效处理，3＃是在850℃×6h的时效处理的基础上加上780℃×16h的时效处理，4＃是在加入1050℃×4h后进行850℃×8h及730℃×32h的时效处理。
从图3中可以看出，2＃，3＃和4＃的γ′相含量逐渐增加。2＃和3＃中的γ′相细小均匀地分布，但3＃中的γ′相密度高于2＃和4＃中的γ′相，有大小两种形态，其中大的γ′相很有可能是在1050℃时效处理时由于温度较高而产生的，而细小的γ′相是在以后较低的温度时效而时析出的。
从图4中可以看出当固溶温度确定以后，随着时效温度的降低和时间的延长，γ′相含量增加，合金强度上升，但塑性降低，如2＃和3＃。但4＃与3＃的塑性相差很小。显然4＃的1050℃时效处理过程中，由于温度较高而出现较大的γ′相，正是这种大尺寸的γ′相缓解了因γ′相增加而引起的合金塑性的降低。
图3 不同时效处理制度下γ′相形态及分布 （a）2＃;（b）3＃;（c）4＃
fig.3 the morphology and distribution of γ′ phase at different aging treatments
图4 相同固溶处理温度不同时效处理
制度下γ′相数量、大小及性能
fig.4 the amount and size of γ′ phase and the
properties for the different aging treatments at
same annealing temperature
3 结论
（1）采用较低的固溶处理温度使γ′相不*溶解而形成大小γ′相共存的组织，可以阻止晶粒长大，提高合金的强度和塑性，这种与传统高温合金使γ′相*溶解的固溶处理思路不同的方法对合金的性能尤其对改善合金的塑性具有重要的意义。
（2）降低时效温度、增加时效时间，可以增加γ′相含量，提高合金强度和降低合金塑性。
（a）固溶温度为1080℃（5＃）；（b）固溶温度为1120℃（1＃）；（c）固溶温度为1150℃（3＃）；
深圳坪山区到重庆合川区物流专线,深圳坪山区到合川区物流公司直达货运
中山到济南市中区货运公司物流包车,中山到市中区物流专线
江门到屯昌物流专线货运直达_江门到海南屯昌物流公司
专业泉州到墨竹工卡县货运公司,优质泉州到西藏墨竹工卡县物流专线
北京到桦南县专线物流公司_北京到佳木斯桦南县物流专线货运直达
热处理对GH742合金组织和力学性能的影响
广州番禺区到浏阳专线物流公司_广州番禺区到浏阳专线货运
天津北辰区到西安碑林区物流专线_天津北辰区到碑林区物流专线运输
苏州到西宁货运专线_苏州到西宁物流公司货运部
淄博到囊谦县物流专线货运直达_淄博到玉树囊谦县物流公司
乐清到北京物流公司直达货运,乐清到北京物流专线
美国Parker派克电磁阀全部现货型号
盐城到深圳南山区专线物流公司_盐城到南山区直达物流专线
石狮到临高物流公司货运直达,石狮到海南临高物流专线
天津西青区到西安阎良区物流专线运输_优质天津西青区到阎良区物流公司
绍兴到万载县货运专线直达_优质绍兴到宜春万载县物流公司
中山大涌镇到维西县物流专线运输_优质中山大涌镇到迪庆维西县物流公司
福州到叶县物流专线_福州到平顶山叶县物流公司【货运直达】
BFK-LC302双向拉绳开关操作须知
北京东城区到西安物流专线_北京东城区到西安物流公司直达运输
关键词 gh742高温合金 热处理 显微组织 力学性能effects of heat treatment on microstructure and
mechanical properties of gh742 superalloy
long zhengdong deng qun lin ping ma peili zhuang jingyun zhong zengyong
central iron & steel research institute,beijing
［abstract］ the effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of gh742 superalloy were studied in this paper.it shows that the morphology of γ′ phase and grain size can be changed obviously by changing the annealing heat treatment,the excellent comprehensive properties are obtained by controlling the annealing temperature to get a smaller grain size and coexistence of big size and small size of γ′ phase.the distribution and amount of γ′ phase are also changed by controlling the aging time and temperature.the lower the aging temperature and longer the aging time is,the more the amount of γ′ phase is.these changes make the alloy have higher strength and lower ductility.
keywords gh742 superalloy heat treatment microstructure mechanical property
gh742是一种γ′相强化的ni基高温合金。由于它含有大量形成γ′相的ti，al，nb等元素，因此合金中的强化相γ′高达35wt%，再加上 w、mo、v等元素的强化作用，使得gh742合金具有非常好的高温性能。正是这种优异的性能使其广泛应用于550～800℃温度范围和高应力下工作的涡轮盘、压气机盘、轴、承力环、紧固件和其它零部件，特别是广泛应用于高性能飞机发动机和中远程巡航导弹动力装置中的关键零部件。
*，合金的组织和性能具有密切的关系，而热处理明显地改变组织和性能，特别是对以γ′相强化的gh742高温合金。因此研究热处理制度对合金性能的影响一直是合金研究的一个重要方面。目前对gh742合金热处理方面的研究报道很少。本文进行了热处理对gh742合金组织和性能影响的研究。
1 试验方案
试验用的材料是经vim+var双真空冶炼随后热变形至φ16mm圆棒，机加工成标准试样进行力学性能测试，测试值均为两次测试的平均值。采用光学显微镜和电子显微镜进行组织观察。表1给出了合金的成分。表2给出了试验所采取的热处理制度。
表1 合金的化学成分
table 1 chemical composition of gh742 alloy（wt%）
c cr al ti nb mo co ni
0.047 14.7 2.51 2.47 2.6 5 9.5 余量
表2 试验所采取的热处理制度
table 2 the heat treatments of gh742 alloy
编号 热处理制度
1 1120℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
2 1150℃×8h,ac+850℃×6h,ac
3 1150℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
4 1150℃×8h,ac+1050℃×4h,ac+850℃×8h，ac
+730℃×32h,ac
5 1080℃×8h,ac+850℃×6h,ac+780℃×16h，ac
6 1080℃×8h,ac+780℃×16h,ac
7 1080℃×8h,ac+780℃×3h,ac
8 1080℃×8h,ac+780℃×16h,ac+700℃×16h，ac
2 试验结果及分析
2.1 热处理制度对合金力学性能、γ′相含量及γ′相大小的影响
表3给出了不同热处理制度下的合金力学性能、γ′相含量及γ′大小。从中可以看出，合金的力学性能、γ′相含量及γ′相大小随热处理制度的改变而呈现较大的变化。
表3 不同热处理制度下的合金力学性能、
γ′相含量及γ′相大小
table 3 the properties of the alloy and the amount and
size of γ′ phase at different heat treatments
编号 σb
/mpa σ0.2
/mpa δ
/% ψ
/% γ′量
/wt% γ′尺寸
/nm
1 1425 955 22.0 27.0 33.71 60.1
2 1365 818 25.0 27.5 31.47 78.1
3 1383 845 21.1 26.5 33.28
4 1405 920 22.3 26.5 35.31
5 1438 1018 26.0 41.0
6 1460 1043 24.5 38.0 33.51
7 1445 1025 24.5 29.5
8 1468 993 21.3 30.0 35.49 60.9
2.2 固溶处理对合金组织和力学性能的影响
图1给出了相同的时效处理制度而不同的固溶处理制度下合金强度和塑性的变化规律。图中的三种热处理制度分别为5＃，1＃和3＃，从中可以看出，随着固溶处理温度的降低，合金的强度和塑性都有明显的提高。
图2给出了三种不同固溶处理温度下（5＃，1＃，3＃）的组织，从中可以看出，随着固溶温度的提高，合金的晶粒尺寸增大，特别是当固溶温度由1080℃提高到1120℃时，晶粒度有十分明显的增大，晶粒度由astm3到astm7。当固溶温度由1120℃（1＃）提高到1150℃（3＃）时，γ′相无十分明显的区别，都是呈现大小均匀一致的分布，但采用1080℃固溶处理时（5＃），形成了大小两种尺寸的γ′相，其中小尺寸的γ′相在尺寸上与1＃和3＃也无明显区别，它们是在时效过程中析出的。而大的γ′相是由于在固溶处理时原γ′相没有*溶解而下来的。
图1 固溶处理制度对合金强度和塑性的影响
fig.1 the effects of heat treatments on strength and
ductility of gh742 alloy
合金的再结晶晶粒主要是在固溶处理过程中形成和长大的，一般温度越高则形核长大的驱动力越大，因此晶粒越大。但这个过程是一个非常复杂的过程，受多种因素的影响，其中第二相就起着非常关键的作用，它们在晶内阻碍位错的滑移，而且钉扎在再结晶晶粒的晶界上，阻碍晶粒的进一步长大。对gh742合金而言，γ ′相*溶解温度为1100℃，因此当固溶处理温度低于该温度时，必定会有残留的γ′相。图2a中的大尺寸γ′相正是这种残留的γ′相，也正是这种残留的 γ′相阻止了晶粒的长大。
对于象gh742这样以γ′相时效强化的高温合金而言，传统的固溶处理方法是将合金加热至某一温度使γ′相*溶解，然后在时效过程中析出细小均匀的γ′相，不希望存在大尺寸的γ′相，但从图1和图2中可以得出这种大小尺寸γ′相共存的组织不但具有均匀细小的晶粒，而且具有强度高、塑性好的特点。因此这种大小γ′相共存的组织对该合金的性能、特别对提高合金的塑性是十分有利的。
图2 相同时效处理制度而不同固溶处理温度合金的组织变化
fig.2 the microstructures for different annealing treatments under the same aging treatment
（a）the annealing temperature is 1080℃；（b）the annealing temperature is 1120℃；
（c）the annealing temperature is 1150℃
2.3 时效处理对合金组织和性能的影响
象gh742这样的ni基高温合金的时效过程主要是一个γ′相形核和长大的过程。时效温度越低，平衡的γ′相含量越高，但γ′相的形核和长大的过程是一个热力学过程，特别是γ′相的长大过程是主要由扩散控制的热力学过程。因此当时效温度很低时，平衡的γ′相含量很高，但γ′相的长大过程非常缓慢，其结果是形成大量细小的γ′相。
图3给出了相同固溶处理温度不同时效处理制度下（2＃，3＃，4＃）γ′相的形态及分布；图4给出了这三种热处理制度下γ′相含量及合金力学性能的变化。图中的2＃，3＃和4＃的固溶温度均是1150℃，但2＃只有850℃×6h的时效处理，3＃是在850℃×6h的时效处理的基础上加上780℃×16h的时效处理，4＃是在加入1050℃×4h后进行850℃×8h及730℃×32h的时效处理。
从图3中可以看出，2＃，3＃和4＃的γ′相含量逐渐增加。2＃和3＃中的γ′相细小均匀地分布，但3＃中的γ′相密度高于2＃和4＃中的γ′相，有大小两种形态，其中大的γ′相很有可能是在1050℃时效处理时由于温度较高而产生的，而细小的γ′相是在以后较低的温度时效而时析出的。
从图4中可以看出当固溶温度确定以后，随着时效温度的降低和时间的延长，γ′相含量增加，合金强度上升，但塑性降低，如2＃和3＃。但4＃与3＃的塑性相差很小。显然4＃的1050℃时效处理过程中，由于温度较高而出现较大的γ′相，正是这种大尺寸的γ′相缓解了因γ′相增加而引起的合金塑性的降低。
图3 不同时效处理制度下γ′相形态及分布 （a）2＃;（b）3＃;（c）4＃
fig.3 the morphology and distribution of γ′ phase at different aging treatments
图4 相同固溶处理温度不同时效处理
制度下γ′相数量、大小及性能
fig.4 the amount and size of γ′ phase and the
properties for the different aging treatments at
same annealing temperature
3 结论
（1）采用较低的固溶处理温度使γ′相不*溶解而形成大小γ′相共存的组织，可以阻止晶粒长大，提高合金的强度和塑性，这种与传统高温合金使γ′相*溶解的固溶处理思路不同的方法对合金的性能尤其对改善合金的塑性具有重要的意义。
（2）降低时效温度、增加时效时间，可以增加γ′相含量，提高合金强度和降低合金塑性。
（a）固溶温度为1080℃（5＃）；（b）固溶温度为1120℃（1＃）；（c）固溶温度为1150℃（3＃）；
深圳坪山区到重庆合川区物流专线,深圳坪山区到合川区物流公司直达货运
中山到济南市中区货运公司物流包车,中山到市中区物流专线
江门到屯昌物流专线货运直达_江门到海南屯昌物流公司
专业泉州到墨竹工卡县货运公司,优质泉州到西藏墨竹工卡县物流专线
北京到桦南县专线物流公司_北京到佳木斯桦南县物流专线货运直达
热处理对GH742合金组织和力学性能的影响
广州番禺区到浏阳专线物流公司_广州番禺区到浏阳专线货运
天津北辰区到西安碑林区物流专线_天津北辰区到碑林区物流专线运输
苏州到西宁货运专线_苏州到西宁物流公司货运部
淄博到囊谦县物流专线货运直达_淄博到玉树囊谦县物流公司
乐清到北京物流公司直达货运,乐清到北京物流专线
美国Parker派克电磁阀全部现货型号
盐城到深圳南山区专线物流公司_盐城到南山区直达物流专线
石狮到临高物流公司货运直达,石狮到海南临高物流专线
天津西青区到西安阎良区物流专线运输_优质天津西青区到阎良区物流公司
绍兴到万载县货运专线直达_优质绍兴到宜春万载县物流公司
中山大涌镇到维西县物流专线运输_优质中山大涌镇到迪庆维西县物流公司
福州到叶县物流专线_福州到平顶山叶县物流公司【货运直达】
BFK-LC302双向拉绳开关操作须知
北京东城区到西安物流专线_北京东城区到西安物流公司直达运输