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1、第 10卷第 6期1998年 12月钢 铁 研 究 学 报JOU RN AL OF IRON AND STEEL RESEARCHVol. 10, No. 6Dec. 1998冷变形和热处理对 GH169合金性能及组织的影响邓 群 庄景云 杜金辉 黄 伟 杨 静 Effect of Cold Deformation and Heat Treatment on Properties and Microstructure of Alloy GH169Deng Qun Zhuang Jingyun Du Jinhui Huang Wei Yang Jing作者单位: 冶金部钢铁研究总院 ( Cent
2、ral Iron冷变形后经直接时效处理 ,合金的强度最高、塑性明显下降 ;冷变形合金经固溶及时效处理后 ,随着固溶温度的升高 ,合金的晶粒粗化、强度降低、塑性升高。关键词 GH169合金 ,冷变形 ,热处理 ,组织 ,性能ABSTRACT The effects of cold deformation and heat treatment on the propertiesand microstructure of alloy GH169 are studied.The results indicated that thestrength of alloy increases, the duc
3、tility decreases and the grains are refined as thecold deformation increases. When the cold deformation of alloy GH169 was directlyaged,the strength of alloy is on the highest level,the ductility decreases apparent-ly. After solution and aging heat treatment, the cold deformation of alloy GH169has s
4、hown that the strength decreases, the ductility increases and the grains arecoarsened as the temperature of solution is higher.KEY WORDS alloy GH169,cold deformation,heat treatment,microstructure,property金属材料在塑性加工过程中 ,不仅改变了它们的形状、尺寸和表面质量 ,而且也使其组织和性能发生了显著的变化。因此 ,必须掌握塑性加工中各种工艺因素对组织和性能的影响 ,才能正确地制定能够 控制合
5、金组织与性能的生产工艺。GH169合金已广泛用于航天、航空领域 ,是航天、航空发动机中不可缺少的重要材料 ,其优质小轧棒经过冷拔及热处理后 ,可制造航空用的各种紧固件。 本文研究了不同冷拔变形量及冷拔后不同热处理制度对 GH169合金的组织和性能的影响 ,为工业 生产提供依据。1 试验方法1. 1 试验用料采用真空感应+ 真空自耗冶炼工艺生产的GH169合金锭 ,经开坯、热轧成直径 12 mm的热轧 棒 ,其化学成分 (质量分数 ,下同 )见表 1 。1. 2 试验方法热轧棒经变形量 X 为 12%、 18%、 33% 的冷拔变形后 ,得到直径为 11. 2 mm、 10. 8 mm和 8.
6、0 mm的冷拔棒 (以下简称 CD) ,随后进行直接时效 (以下 简称 DA)、 950 1 h + 时效 (以下简称 L)、980表 1 GH169合金的化学成分 /%Table 1 Chemical composition of alloy GH169/ %CCrMoAlTiNiSiNbNPS0. 04218. 702. 9600. 5100. 98052. 460. 1105. 2000. 0070. 0050. 008 1 h+ 时效 (以下简称 M )、 1 010 1 h+ 时效(以下简称 H)的热处理 (时效制度为: 720 8 h,炉冷 620 8 h,空冷 ) ,尔后测定它们
7、的力学性能 ,对比它们的强度、塑性 ,并在光学显微镜下分 析合金的组织。2 结果与讨论2. 1 冷变形量对 GH169合金组织和性能的影响( 1)冷拔变形量对 GH169合金组织的影响多晶体塑性变形后 ,其显微组织发生明显改变 ,各晶粒出现大量的滑移带 ,易发生孪生变形的金属中还会出现孪生带 ,晶粒形状也逐步发生变化。随着变形量的增加 ,原来未变形的等轴晶粒沿变形方向伸长。 变形量越大 ,晶粒伸长的程度越显著 ,晶粒越 细。图 1示出 GH169合金经不同程度的冷变形后的显微组织。由图可见 ,经 33% 冷变形后的合金 ,其晶粒沿冷拉方向略有伸长且变细小。( 2)冷变形量对 GH169合金性能
8、的影响在冷塑性变形中 ,随着金属内部组织的变化 ,金属的力学性能也会随之产生明显变化。由图 2可见 ,随着冷拔变形量的增加 , GH169合金的强度提高、塑图 1 经不同冷变形的 GH169合金冷拔棒的显微组织( a) = 12% ; ( b) = 18% ; ( c) = 33%Fig. 1 Microstructure of cold-rolled rod for alloy GH169at different cold deformation图 2 经不同冷变形的GH169合金室温性能的变化Fig. 2 Properties of alloy GH169 at 20 under diff
9、erent cold deformation29第 6期 邓 群等: 冷变形和热处理对GH169合金性能及组织的影响性降低 ,即产生了加工硬化 ,这是金属塑性变形的重 要特点之一。2. 2 热处理对 GH169合金组织和性能的影响金属经冷塑性变形后会产生加工硬化 ,使金属 处于一种热力学不稳定的亚稳状态 ,并有自发向稳定状态转变的趋势。如果温度升高 ,会使金属中的原子获得足够的动能 ,以克服亚稳状态与稳定状态之间的能垒 ,这时金属将向稳定状态转变 ,即发生静态 回复和静态再结晶而产生软化。 随着加热温度的提高、冷变形程度的增加 ,回复和再结晶的驱动力也增大 ,合金组织和性能的变化也愈明显。图
10、3为冷变形GH169合金在不同热处理状态下的组织变化。 图 4 为相应的力学性能变化。从图 3 、图 4可以看到:冷变形后未经热处理的冷拔棒保留了加工硬化状态 ,但因未经时效强化处理 ,所以强度最低、塑性最高。合金的晶粒随着冷变形量的增大而细化。直接时 效状态的冷拔棒 ,因其时效温度较低 ( 720、 620 ) ,合金发生静态回复和静态再结晶的驱动力较低 ,形变强化的效果保留得多 ,再加上时效强化 ,使 强度最高、塑性最低 ,并且随着冷变形量的增加 ,这种趋势愈明显 ,其组织与冷拔态相似。冷变形后进行固溶并时效处理的冷拔棒 ,因固溶温度较高 ( 950 1 010 ) ,合金随着固溶温度的升
11、高而发生不同 程度的回复、再结晶和晶粒长大。在 GH169合金中 ,控制晶粒长大的因素是 W 相 ,而W 相在 1 020全部溶解。 因而如图 3所示 ,经 1 010固溶的合金 ,晶 粒发生粗化 ,低于 1 010固溶的合金 ,晶粒长大不明显。此时合金也随之发生了不同程度的软化 ,固溶温度越高 ,软化程度越显著。 从图 4可见 ,随着固溶温度的升高 ,合金的强度下降、塑性提高。图 3 冷变形 GH169合金经不同热处理后的组织变化Fig. 3 Microstructure of cold deformed alloy GH169under different heat treatment30
12、钢 铁 研 究 学 报 第 10卷图 4 冷变形 GH169合金经不同热处理后室温力学性能的变化1 = 12% ; 2 = 18% ; 3 = 33%Fig. 4 Properties of cold deformed alloy GH169at20under different heat treatment3 结 论( 1)随着冷变形量的增加 , GH169合金晶粒变细、强度提高而塑性下降。 其中经 33%冷变形的合 金塑性最低。( 2)冷变形后直接时效的合金 ,其强度最高但塑性下降较多 ,冷变形量越大越明显 , 33% 冷变形量 合金时效后塑性只有 7. 5% 。( 3)冷变形后固溶并时效处理的合金 ,随着固溶温度的升高 ,发生不同程度的软化 ,强度下降而塑性提高;晶粒也随固溶温度的上升而长大 , 1 010固 溶的合金晶粒长大较明显。( 1998年 6月 29日收到修改稿 )参 考 文 献1 王祖唐 , 关廷栋 , 肖景容 . 金属塑性成形理论. 北京: 机械工业出版社 , 19892 万胜狄. 金属塑性成形原理. 北京: 机械工业出版社 , 199531第 6期 邓 群等: 冷变形和热处理对GH169合金性能及组织的影响
