GH536鎳基高溫合金管材“白圈”現象原因分析

　　GH536合金是主要用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金，適用于制造航空發動機的火焰筒、燃燒室部件和其他高溫部件。用GH536合金制造的管子主要用于航空發動機的燃油總管或分油管。

　　某批管子規格為Φ8.3mm×2.3mm，經復驗管子性能測試合格，晶間腐蝕合格，晶粒度8～7.5級，符合標準要求。但發現管子外壁出現“白圈”現象。

　　科研人員對發現“白圈”的管子取樣進行組織分析。在較低倍數下觀察，管材邊緣存在白亮層，放大觀察發現管材外壁析出相較基體少，而且外壁晶粒大于基體晶粒。與合格管材組織對比，發現有“白圈”的管子基體組織晶粒細小，小的析出相明顯多于合格管材，大的析出相與合格管材相當。

　　將該批管材分別在1130、1150、1190℃三個固溶溫度下進行熱處理，保溫12min，水冷。通過對比發現，固溶溫度越高，析出相越少。1150℃晶粒無明顯長大，1190℃時晶粒明顯長大。

　　通過組織分析可以看出，“白圈”組織中可見少量的析出相和晶界，但與合格管材組織對比屬正常組織。也就是說基體組織為不正常組織，表現在晶粒細小、析出相多，反襯管子外壁出現白圈，產生“白圈”的實質是管壁組織不均勻。

　　GH536合金管材的標準熱處理制度為1130～1170℃，快冷；保溫時間≤30min。該批管子采用1130℃×10min固溶處理，管坯經多道次軋制，每軋制一次，固溶一次，累計變形量較大。再結晶時加熱溫度越高，晶粒尺寸便越大，當加熱溫度一定時，保溫時間過長也會使晶粒長大。而該批管子采用標準熱處理制度的下限，保溫時間10min對于2.3mm厚的管壁有些固溶不充分，所以，晶粒較細。在相對較低的固溶溫度下，造成管坯析出相也較多。而管坯在最后一道變形工序是冷撥，管坯預留的冷拔余量一般是一定的，也就是說管子外壁變形量與合格管子差異不大，那么出現問題的是管坯組織。

　　生產1.0mm厚的管材時保溫時間是10min，生產2.3mm厚的管子保溫時間仍然選擇10min，這會導致厚管子受熱不均勻，內部組織固溶不充分，也是造成管子組織不均勻的原因之一。

　　綜上分析認為，管子“白圈”現象的產生是由于管坯在軋制過程中固溶溫度低、保溫時間短造成基體與外壁組織不均勻所致。對該規格管子，在軋制道次不變，保證合理變形量的前提下，將固溶溫度調至1150℃，保溫時間20min，管材組織得到了改善，未再出現“白圈”現象。