HastelloyC哈氏合金热处置组织性能

上海雄钢

1前言

随着冶金、国防、医药、石油、化工等工业的疾速展开，对金属资料的耐高温、高压、腐蚀、高辐照等请求更高，使得高性能镍基合金有了更大的展开。含有 Cr，Ni，W.Mo的HastelloyC合金，因其耐高温及耐“氧化-恢复”复合介质性能不同，因而在耐热、耐蚀等方面得到了普遍的应用。

但是，在热处置加热时，特别是在敏化温度下，参与大量的金属间相和碳化物，从而减少了合金的机械特性和切削特性。所以，为了确保合金的恰当的热处置工艺，必须对其中止恰当的析，以确保其性能的优秀。目前，国内外学者对Hastelloy系列合金的析出的研讨曾经有了一些研讨，但都限制了轧材，并且在析出较低的合金中的作用，其性能的研讨很少针对相同的合金，铸造组织状况和合金的特性与轧材有明显的差别，本文对镍基合金中止了研讨。

2实验合金的冶炼及热处置

实验合金是在中频感应该电炉中运用不氧化法冶炼.所运用的金属炉料包含了工业纯铁、金属铬、钨、钼和电解镍。将实验合金液浇注基尔试块,浇注温度为1450℃,合金的化学成分见表1。

为了研讨不同的热处置工艺对合金性能的影响,对选定成分的铸造镍基合金中止了以下么种热处置实验:(1)950℃×1h水淬;(2)1050℃×1h水淬;(3)1150℃×1h水淬﹔(4)1250℃×1h水淬。经过比较不同热处置工艺下各种性能的实验结果,以便选择适合的热处置工艺计划。

3实验措施

3.1合金的金相组织剖析

应用光显微镜在100、400倍率下中止金相组织察看。为讨论合金中的相位类型，采用X射线衍射实验，采用透射电镜的措施对相位中止剖析，并应用电子检测针取得相位组。

3.2合金的力学性能实验

基尔试块经不同热处置后,加工成10mm,标距L=5d的拉伸试样和梅氏U型缺口的冲击试样。实验是在万能强度实验机上测试σb，δ，ψ如,在冲击实验机上测试a值和硬度实验机上测出HB。

3.3合金的切削加工性能实验3.3.1切削力实验

采用不同热处置合金的试棒，在汽车床上对其中止切削实验。应用石英晶体压力电式单向测力计(YDC-78)对主要切削力中止了丈量。实验在200r/min,水平进给0.13mm/r,径向进给0.2mm/r的固定参数下中止。测试的数据由FDH一2型电荷放大器和sC-16型光线记载示波器给出。

3.3.2刀具温度实验

应用该措施对不同热处置工艺的合金试件中止检测，以测定刀具的温度，以分数伏数。

4实验结果及剖析

4.1金相组织

实验合金经不同热处置后的金相组织见图1。

从图1能够看出，这种合金的沉淀相多，有岛状、块状和针状，为剖析相结构，对各种处置的合金中止了X射线衍射剖析，见图2。

从图2能够看出，在合金中析出相具有相、相、MC型碳化物。当固溶处置温度增加时，P相和u相与基质相溶解，而MC简直全部溶解。

电子探针测定的Р相和μ相的化学成分见表2.

实验中发现,不同的热处置析出的Р相和相的化学成分是有些差别的，但是其明显富Mo。图3为合金的二次电子象.可看出析出相的形貌。为了调查析出相在化学成分上与基体之间的差别,对析出相作了元素线扫描,如图4所示。由图4可见,小的颗粒状析出相是富Cr,Mo,W的;大的岛状析出物是由两部分组成,内部为白区,边沿为黑区.由元素线扫描曲线能够看出,内部白区富Mo较多。将X射线衍射剖析结果,电子探针结果和光学显微镜察看结果分离起来,可初步判定在照片上大块呈岛状析出物,其内部为Р相,外部为μ相,微小颗粒状析出物为M6C相。

镍基合金由于溶碳才干低于钢,即便将碳量降低至0.03%(对钢而言,含碳量已是很低)仍有较多的碳化物折出,而较多的Cr,Mo、W.V的参与，更促进了拓扑密堆相μ、P相的析出。由图1金相照片可见.这些析出相大多是在枝晶间和沿晶界析出,这必定对合金性能产生影响。

4.2力学性能

经不同热处置的实验合金力学性能见表3

由表3可见,实验合金经950℃x1h水冷处置时,其强度和塑韧性均较低,这主要是由于在此温度下保温h热处置时,其析出相较多、P相、μ相和M6C沿晶界和晶内大量存在，对力学性能产生不利的影响,特别是冲击韧性明显降低;随着固溶温度的进步,力学性能的各项指标均有不同水平的进步,综上所述,为了保障合金具有良好的力学性能,合金热处置的加热温度应采用1250℃为宜。

4.3切削加工性能

从力学性能的实验结果能够看出,铸造镍基合金是高韧性的合金，其切削加工性能很差,消费实验表明,在切削铸造镍基合金时,不只需求很大的切削力,刀具温度高,而且加工时经常发作振动,致使加工名义粗糙,因而,经过适合的热处置改善切削加工性能的研讨是十分重要的课题。

4.3.1热处置工艺对切削力的影响

对不同热处置的实验合金,丈量了主切削力动态曲线。其主切削力平均值见表4。随着热处置固溶温度的进步，主切削力逐步降落,1250℃×1h固溶处置时主切削力最小。剖析其缘由主要是由于较高的固溶处置温度下,依据试块的壁厚保温一定时间,使析出相简直全部固溶于基体中,然后疾速水冷﹐使其来不迭再析出,这样,硬质相如Р相、相等不会对切削加工性能带来不利影响。

4、3.2热处置对刀具切削温度的影响

实验合金经不同热处置后刀具切削温度实验结果见表5。

表中数据是在不同的转数和进给的条件下测得的.由表5可见,随着热处置固溶温度的进步,刀具的切削温度降落,因而减小了刀具的磨摄。这关于铸造镍基合金切削加工艰难问题的处置,起到有利作用。

5结论

依据上述研讨结果,可得出如下结论;

（1）实验合金在850℃~1150℃热处置温度区间,很容易析出相、μ相和MC相,对合金的热处置研讨表明,适合的热处置工艺是加热温度为1250℃士10℃,保温1h后水冷的固溶处置。

（2）该合金经1250℃×1h固溶处置后具有最佳的综合力学性能。

（3）这种铸造镍基合金经适合的固溶处置后,可降低切削力和刀具切削温度。使合金的切削加工性能得到明显改善。