Haynes合金是美國Haynes公司開發(fā)的一種Ni-Cr-Co-Mo系時效強化型高溫耐熱合金,該合金具有良好的熱加工性、抗腐蝕性、長期時效組織穩(wěn)定性和優(yōu)異的蠕變強度,是美國700℃超超臨界火電機組汽輪機轉(zhuǎn)子候選材料之一。目前對該合金的研究多集中在蒸汽氧化性、焊接性以及疲勞性能等方面。有關(guān)固溶處理工藝對合金組織與性能的影響報道較少。為此科研人員研究了固溶處理工藝對其組織和硬度的影響,為我國700℃超超臨界汽輪機轉(zhuǎn)子選材提供試驗參考,也為該合金的國產(chǎn)化及實際應(yīng)用提供依據(jù)。
試驗所用Haynes合金的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù),%):C0.06,Cr19.64,Co10.04,Mo8.18,Al1.48,Ti2.15,Si≤0.1,Mn≤0.1,F(xiàn)e≤0.1,Ni余量。試驗合金采用25kg真空感應(yīng)爐熔煉,均勻化處理后,鍛造成Φ16mm圓棒。試驗合金原始鍛態(tài)組織細小均勻,晶內(nèi)和晶界存在較多的未溶碳化物,碳化物在晶界呈連續(xù)分布。
將試驗合金分別在1060、1090、1120、1150和1180℃溫度下進行2h固溶處理,觀察不同固溶溫度下合金的組織和硬度。將另一組試樣在1120℃溫度下分別進行保溫30、60、90和120min的固溶處理,觀察固溶時間對合金組織和硬度的影響。
在固溶處理后的合金上截取金相試樣,經(jīng)打磨、拋光、腐蝕后進行顯微組織觀察和分析以及硬度測試。試驗結(jié)果顯示:
?。?)Haynes282耐熱合金的晶粒尺寸隨固溶溫度的升高和保溫時間的延長逐漸增大。計算結(jié)果表明,試驗合金晶粒長大激活能約為382kJ/mol。
(2)1060~1150℃保溫2h固溶時,隨固溶溫度的升高,試驗合金中未溶MC型和M23C6型碳化物逐漸回溶,固溶溫度超過1150℃后合金中的碳化物基本溶解。1120℃固溶處理時,隨保溫時間的延長合金中碳化物快速溶解。
?。?)1060~1150℃固溶溫度范圍保溫2h和1120℃保溫30~120min時間固溶時,試驗合金硬度隨著固溶溫度的升高和保溫時間的延長逐漸降低,而晶粒長大和未溶碳化物的溶解是造成合金硬度下降的主要原因。