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760℃长期时效对一种Ni-Cr-W-Fe合金组织和力学性能的影响

发布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新时间：2016-01-11

国内外针对700℃超超临界电站用高温合金制定了研究计划，开发了HR6W、GH984、CCA617和Inconel740等合金。

镍基或Fe-Ni基合金具有优异的高温强度，易于满足700℃电站高温部件强度要求，然而其焊接性能、成形性能和抗腐蚀性能不容易满足高温长时应用的要求，为此国内外针对700℃超超临界电站用高温合金制定了研究计划，开发了HR6W、GH984、CCA617和Inconel740等合金。我国正在积极开发700℃超超临界技术，为了降低合金成本和电站制造成本，发展适宜于我国原材料特点的电站用高温合金材料，研究人员设计了一种Ni-Cr-W-Fe合金。该合金不含Co，采用W进行固溶强化，采用Al进行析出强化，通过C和B等微量元素进行晶界强化，加入5%～10%（质量分数）的Fe降低合金成本，目标是用于700℃超超临界机组过热器管材。为了考察该合金的组织稳定性，本工作研究了760℃长期时效时合金显微组织的演变规律，分析和讨论了组织变化对拉伸性能的影响。

采用真空感应炉熔炼并浇注成Ni-Cr-W-Fe合金锭，化学成分（质量分数%）为：C0.0071，Cr20，Fe5，W6，Al3.25，B0.002，Ni余量。合金锭在1150℃温度下开坯锻造成35mm×35mm的方坯，再于1100℃热轧成直径为14mm的棒材。棒材热处理制度为：在1100℃固溶处理30min，水冷；760℃时效处理16h，空冷，时效处理后，试样在760℃保温200～3000h。采用OM，SEM和TEM研究该合金在760℃长期时效过程中的显微组织变化，测试了合金室温和高温力学性能，对拉伸断口进行分析。

结果表明：1100℃固溶后合金平均晶粒尺寸约为80μm，晶内包含退火孪晶。760℃时效后合金中析出M23C6和γ＇相。γ＇相尺寸约为29nm，体积分数约为19%。760℃长期时效后，γ＇颗粒平均尺寸与时间t满足Ostwald方程。固溶态合金具有优异的室温塑性，拉伸断口具有韧性断裂形貌。时效态合金室温屈服强度明显增加，塑性下降。随760℃保温时间延长，合金室温和高温屈服强度缓慢降低。与时效态合金相比，1000～3000h时效后的合金室温塑性降低，高温塑性维持在15%左右，与时效态基本相当。

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