固溶時間對GH4698合金組織與性能的影響

GH4698合金為典型的鎳基沉淀強化型高溫合金，廣泛用于制造大型渦輪盤鍛件、壓氣機盤、導流片、承力環等重要承力零件，工作溫度可達750～800℃。為獲得良好的綜合力學性能，合金應得到大、小兩種不同尺寸的γ'析出相，通常方法是采取一次固溶兩次或多次不同溫度時效方法來獲得。GH4698合金的熱處理制度主要有兩種：①標準熱處理制度：（1100～1120）℃×8h，AC+（1000±10）℃×4h，AC+（775±10）℃×16h，AC；②四段式熱處理制度：（1100～1120）℃×8h，AC+（1000±10）℃×4h，AC+（775±10）℃×16h，AC+（700±10）℃×16h，AC。隨著GH4698合金在不同結構部件上的應用，要求其力學性能不斷提高，改進材料熱處理制度成了研究重點。由于都是延續前蘇聯高溫合金熱處理工藝，合金的固溶熱處理的時間均較長。科研人員試圖通過縮短GH4698合金標準熱處理制度的固溶時間，研究了固溶時間對GH4698合金組織與性能的影響，為生產實際縮短固溶時間，降本增效提供依據。

試驗用料采用真空感應爐加真空自耗雙聯工藝生產的Φ36mmGH4698合金棒材。將其切成110mm短棒后，分別進行不同方式熱處理。首先對標準熱處理中第二段熱處理的性質進行研究，并針對3#、4#熱處理工藝試料分別加工室溫拉伸、高溫拉伸、室溫沖擊及高溫持久試樣，并分別進行試驗。具體熱處理工藝如下：

1#1110℃×1h，AC+1000℃×1h，AC

2#1110℃×1h，AC+1000℃×4h，AC

3#1110℃×1h，AC+1000℃×4h，AC+775℃×16h，AC

4#1110℃×8h，AC+1000℃×4h，AC+775℃×16h，AC

為研究固溶時間對合金組織的影響，分別對3#、4#號試樣進行組織研究。研究發現合金在1110℃保溫1h與保溫8h晶粒度等級沒有明顯變化，固溶程度幾乎一致，這表明GH4698在較短固溶時間內，就可以進行充分固溶，滿足后續的時效要求，得到較好的力學性能。

熱處理制度對合金γ'相及晶界析出物的影響研究發現，合金經過不同時間固溶后，進行相同時效處理后，γ'相無明顯的差異，均為大小兩種γ'相在基體中彌散分布。較大γ'相尺寸在200nm左右，主要呈圓形，同第一段時效后比較尺寸基本沒有較大變化；較小γ'相尺寸在30nm左右，呈細圓形小顆粒彌散分布，主要是在第二段時效過程中析出的。結果表明：

（1）GH4698合金在1110℃固溶后，進行的1000℃×4h，AC是高溫時效過程。

（2）縮短固溶時間，將GH4698合金的熱處理工藝調整為1110℃×1h，AC+1000℃×4h，AC+775℃×16h，AC；能夠得到較好的組織，并且滿足各方面技術要求。