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GH4099镍铬基高温合金大棒材炸裂原因及解决方法
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-11-05
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀强化型高温合金，合金加入钨、钼和钴等元素进行固溶强化，加入Al、Ti元素形成时效强化相。合金板材主要用于制造航空发动机可调喷口壳体、加力筒体等零部件；轧制棒材用于制造航空发动机压气机叶片；锻制棒材已用于制造大型燃气轮机结构部件。
GH4099合金是Ni-Cr基沉淀强化型高温合金，合金加入钨、钼和钴等元素进行固溶强化，加入Al、Ti元素形成时效强化相。合金板材主要用于制造航空发动机可调喷口壳体、加力筒体等零部件；轧制棒材用于制造航空发动机压气机叶片；锻制棒材已用于制造大型燃气轮机结构部件。GH4099Φ350mm大棒材用于生产地面燃气机。某厂首次生产GH4099合金大规格棒，在技术和工艺方面都不成熟。生产的两炉GH4099合金Φ350mm棒材出现整支纵向炸裂现象，该公司联合高等院校对棒材炸裂的原因进行分析探究，为进一步改进工艺并生产出合格的产品提供理论依据。
GH4099合金大棒材生产工艺说明：真空感应炉冶炼＋真空自耗重熔→4500t压机采用两次镦粗两次拔长→锻造至440mm八角→表面修磨后转精锻机生产（加热温度1160℃，开锻表面温度928℃）→第一趟锻至Φ425mm，表面良好（表面温度915℃）→第二趟锻至Φ411mm，表面温裂纹（表面温度903℃）→第三趟一端锻至Φ390mm，表面产生很严重的横向裂纹（表面温度降至880℃），甩出后空冷→在修磨过程中棒材沿中心纵向炸裂。
首先采用光学偏光显微镜和扫描电镜观察断口形貌；然后对缺陷处以及基体组织上选取几点进行能谱分析化学成分；利用光学显微镜分别观察棒材表面、试样及棒材心部炸裂面及其显微组织形貌；利用有限元数值模拟GH4099棒材径向锻造过程，对棒材从表面到心部的温度场和应力应变进行分析。分析研究结果表明：
（1）GH4099合金成分偏析，低熔点元素Al、S、Si、O在晶界处偏聚，形成低熔点相，是裂纹产生的根源。
（2）裂纹源在快锻开坯过程中在钢锭心部沿晶界萌生，径向锻造及冷却过程中裂纹延伸，残余应力释放导致棒材炸裂。
（3）通过工艺改进措施：在锻造前钢锭进行均匀化处理，减少成分偏析；锻造后棒材采用缓冷处理，或是增加一次去应力退火工艺，GH4099合金大棒材炸裂问题得到有效解决。
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