GH1131介紹：

型號 GH1131

原型號 GH131

GH1131是一種以鎢、鉬、鈮、氮等原素復合型固溶強化的鐵基高溫合金，含鎳量約為28%，但其熱強性水準卻與GH3044合金合金具備較好的熱加工工藝可塑性和電焊焊接、冷成形使用性能。關鍵種類關鍵設備有冷軋薄板、熱扎板鋼、棒料、鍍鋅扁鋼和絲材等。可用以制作在700～1000℃短時間工作中的沖壓發(fā)動機與在700病理生理學750℃長期性工作的飛機發(fā)動機的高溫部件。

熱處理工藝規(guī)章制度：

GH1131高溫合金熱軋鋼板和冷軋薄板為：1130～1170℃，空冷；棒料為：1160℃±10℃，空冷暴力。

G H 1131合金是一種以 W M〇 Nb 和 N 等元素進行固溶強化的鐵基高溫合金 m ,常用于我國火箭發(fā)動機上的高溫零部件制造，經固溶熱處理獲得一定的高 溫性能后使用。

傳統(tǒng)方法使用空氣電阻爐進行固溶處 理 ，固溶溫度 1 1 4 0丈 ，熱處理后表面產生大量氧化皮， 還存在表面氧化不均勻導致不同程度的腐蝕等情況，需 在熱處理后增加酸洗、磨修等工序，生產周期長且易發(fā) 生產品尺寸超差、報廢等問題，嚴重影響產品研制生產 進度。

因此采用真空熱處理替代傳統(tǒng)空氣熱處理，解決熱處理后表面產生氧化皮、不均勻腐蝕等問題，提高工 件熱處理質量，縮短生產周期，以保證產品的研制生產。 以往研究結果 +3]對 G H 1131高溫合金再結晶過程進行 了研究,獲得空氣熱處理單次（丨140 ± 1 0 ) 尤固溶工藝 綜合性能較好，但高溫合金零部件制造過程往往需要多 道成形及熱處理工序，而針對該合金真空熱處理以及多 次固溶處理后的組織和性能研究未見報道。

本 文 以 G H 1 1 3 1高 溫 合 金 為 對 象 ，開 展 單 次 、兩 次 、三次真空固溶處理對材料的微觀組織及常溫、高溫 力學性能的影響研究，為該材料復雜成形過程提供熱 處理工藝保障。

1 試驗材料與方法

G H 1131高溫合金化學成分如表1 所示，屬于固溶強 化鐵-鎳基高溫合金，N i含量 2 5 % ~ 3 0 % ,是含鎳量較低的 高溫合金，具有較高的熱強性和良好的工藝性能。

合金在固溶狀態(tài)下，基體為單項奧氏體，固溶時間 對晶粒度及性能的影響不大，在 900 t 會出現(xiàn)塑性降 低 現(xiàn) 象 2]。試 驗 采 用 退 火 態(tài) G H 1 1 3 1合 金 ，在 1100 ~ 1170 t 范 圍 內 開 展 熱 處 理 工 藝 研 究 ，試 樣 尺 寸 為 10 m m x 20 m m x 200 m m ,真空固溶熱處理工藝方案 如 表 2 所 示 ，選 取 1100 - 1170 t 溫 度 范 圍 ，分別進行 一 次 、二 次 、三次固溶工藝試驗，充 氣 壓 力 為 2 bar。熱 處 理 后 觀 察 試 樣 的 顯 微 組 織 ，并 測 試 其 室 溫 與 高 溫( 9 0 0丈 ）的力學性能。

2 試驗結果與分析

2.1 顯微組織

圖 1 為 G H 11 3 1高溫合金不同固溶工藝試驗后的 顯微組織，可以看出，合金經一次真空固溶處理后，組 織晶界清晰，晶 粒 均 勻 完 整 ，且 呈 等 軸 狀 ，晶粒尺寸 3 0 100 p m ，固溶態(tài)組織基本為奧氏體晶粒+ 顆粒狀碳 化物，并伴有少量孿晶，且隨著固溶溫度升高，通過堆垛 層錯生長而形成的孿晶數(shù)量增多i3]，晶粒有增大的趨勢。

G H 11 3 1高溫合金經兩次真空固溶后顯微組織如 圖 1 (d 〇所 示 ，孿晶數(shù)量較一次固溶明顯增多，且晶 粒有所長大，碳化物顆粒在晶界附近聚集長大 ;在較高 溫度進行二次固溶時碳化物顆粒長大明顯，如 圖 1(f) 所示。由以往結果可知 [I],G H 1 1 3 1合 金 于 9 0 0丈 開 始再結晶，1040 t 再 結 晶 完 成 ；M 6C 在 970 t 達到析 出高峰，隨固溶溫度的升高略有下降，當固溶溫度超過 1100 t 時，M 6C 相逐漸溶解，固溶溫度超過1150 ^C ，僅余 一次碳化物 N bC 以及不規(guī)則塊狀 Z 相。G H 11 3 1高溫 合金經 3 次 真 空 固 溶 后 顯 微 組 織 如 圖 l ( g i)所 示 ， 固溶后的組織均為奧氏體晶粒，晶界與晶內分布黑色 的顆粒狀碳化物，晶 粒 尺 寸 大 增 至 120 (x m ，部分孿 晶也發(fā)生長大。隨著固溶次數(shù)的增多，孿晶增多，顆粒 碳化物有聚集趨勢，第 一 次 固 溶 后 的 晶 粒 度 6 ~ 8 級 ， 經兩次及 3 次真空固溶后的晶粒稍有長大趨勢，但晶 粒度維持在 6 8 級 ,并未出現(xiàn)異常增大。

2 . 2 力學性能

G H 1 1 3 1高溫合金經多次真空固溶處理后的室溫 力學性能和高溫力學性能見表3 ,經一次真空固溶處 理后，隨固溶溫度升高，常溫抗拉強度稍有降低，塑性 提高;1100 t — 次真空固溶后高溫強度稍低，為 182 MPa, 1130 T 固溶時高溫強度為190 MPa,伸長率為7 9 . 6 % ~ 82. 1 % ，隨著固溶溫度的升高，合金的晶粒不斷長大， 高溫抗拉強度增加，這 是 由 于 N bC 在晶界上形成連續(xù) 薄膜，使 得 有 N bC 脆性薄膜的晶界在高溫下對顯微裂 紋的萌生和迅速擴展十分有利 [1]。經兩次真空固溶 處理后，室溫抗拉強度有所降低，在 807 ~ 8 1 0 M P a范圍 內，隨著固溶溫度的升高，高溫抗拉強度增加，塑性不 降低。

而 3 次真空固溶處理后室溫抗拉強度稍有降 低 ，為 783 MPa,伸 長 率 42. 5 % ; 高溫抗拉強度繼 續(xù)提高，可 達 200 MPa,伸長率保持在70. 5 % ~ 76. 4 % 。 綜合比較，經 N3-l(1 1 0 0 t + 1 1 3 0 t + 1 1 7 0 T ) 真空 固溶處理后，G H 1 1 3 1 合金的高溫性能較佳。

3 結論

1 GHl 1 3 1高溫合金真空熱處理后表面質量好, 呈銀白色金屬光澤、無氧化，熱處理后可減少酸洗、磨 修工序，替代傳統(tǒng)空氣熱處理具有明顯優(yōu)勢。

2 G H 1 1 3 1 高溫合金隨著真空固溶次數(shù)的增多，晶粒稍有長大趨勢、孿晶增多，經多次真空固溶后晶粒 度維持在 6 ~ 8 級 。

3 G H 11 3 1 高溫合金經3 次真空固溶處理后，室 溫抗拉強度超過783 MPa,高溫抗拉強度超過194 MPa。 經 1100 丈 + 1 1 3 0 T + 1 1 7 0 = (分別保溫 20 min)3 次 真空固溶處理后，室溫抗拉強度為794 MPa,9 0 0 t 高 溫抗拉強度達200 MPa