GH3030概述：GH3030固溶强化型高温合金是早期开展的80Ni-20Cr固溶强化型高温合金，化学成分简单，GH3030在800℃以下具好的热强性和高的塑性，并具有优良的耐氧化、冷冲压和焊接工艺性能。GH3030合金经固溶处置后为单相奥氏体，利用过程中组织不变。用于800℃以下工做的涡轮策动机燃烧室部件和在1100℃以下要求耐氧化但承担载荷小的其他高温部件。GH3030具有强热加工及冷加工性能，用于造造化工设备及配套配件。
GH3030化学成分：
利用概略与特殊要求：
次要用于燃烧室和加力燃烧室零部件以及机匣安拆边等零部件。
物理及化学性能
热性能
熔化温度范畴：1374～1420℃
金相组织构造：
该合金在1000摄氏度固溶处置后为单相奥氏体组织，间有少量TiC和Ti(CN)。
工艺性能与要求：
1.该合金具有优良的可锻性能，锻造加热温度1180℃，末锻900℃。
2.该合金的晶粒度均匀尺寸与锻件的变形水平、末锻温度密切相关。
3.热处置后，零件外表氧化皮可用吹砂或酸洗办法肃清。
摘 要 阐发了 GH3030 合金锻坯产生外表裂纹和内部裂纹的原因 ,提出了削减裂 纹的有效办法。
1 前 言
GH3030 合金属于固溶强化型镍基耐热高温 合金 ,次要用于策动机 650～800 ℃的火焰筒、衬 套及其它高温部件。冶钢次要消费棒材和饼材。 多年来 ,GH3030 合金消费中的次要问题是锻造开 坯过程随便产生角裂和鱼鳞状外表裂纹 ,降低了 成材率。镍基高温合金价格高贵 ,进步成材率是 降低成本的关键。通过手艺攻关 ,使成材率大幅 度进步 ,创造了较大的经济效益 ,树立了冶钢的品 牌。
2 GH3030 合金的化学成分
GH3030 合金的化学成分见表 1。
3 工艺流程
GH3030 摘用电弧炉或非实空感应炉 + 电渣 冶炼 ,能够得到纯真度高、组织平均致密、偏析度 较小和外表优良的电渣锭。电渣锭为 1. 2 t 或 1. 5 t ,用 5 t 蒸汽锤开坯。
4 裂纹构成过程及裂纹特征
GH3030 合金电渣锭在锻造开坯从方园断面
至方断面就起头呈现轻角裂 ,陆续变形后角裂加 深 ,挖掉角裂时陆续锻打外表无裂纹。关于个别 严峻的锻坯在角裂加深扩展后平面部门呈现鱼鳞 状裂纹。
对呈现角裂时停止挖角后不再呈现角裂 的 ,可锻成方坯 ,部分清理后再成材。挖角的锻 坯 ,在锻造 90 mm 方试料时随便呈现外表裂纹 ,低 倍组织见图 1。对 90 mm 方试料停止低倍查验和 对棒材停止超声波探伤发现的内部裂纹 ,有的距 外表有必然深度 ,沿弦向呈弯曲状 ,也有的接近棒材的中心。
5 产生裂纹的原因及预防办法 锻造的次要目标在于毁坏铸态组织 ,得到均 匀致密的锻态显微组织 ,并获得必然的外形。控 造好加热温度 ,使钢锭温度平均 ,表里烧透 ,避免 过烧。内部裂纹 ,除钢锭自己因为原素材杂量元 素、氢氧含量高、电渣锭气孔和残留 Ca 量差别等 影响热加工塑性而产生外 ,大多与过热和部分过 烧有关。
高温合金导热性较差 ,热加工温度范畴 窄 ,热加工塑性较低 ,镍基高温合金的热加工塑性 约在 40 %～50 %摆布 [1 ] 。
5. 1 原素材的影响 原素材的杂量元素含量较高 ,出格是五害元 素、气体等超原则。如冶炼所用镍板量量欠好 ,而 且镍板用量十分大 ,占原素材的 70 %以上。
6. 镍板 有气泡夹层 ,五害元素含量较高 ,外表留有电解液 ,且退火不彻底 ,气体含量较高。五害元素、气 体等固然均匀含量很小 ,以至只要十万分之几 ,但 是因为偏析 ,使晶界区的部分浓度较高 ,其成果导 致晶界有效强化或严峻弱化 [2 ] ,在高温加热前提 下 ,随便在晶界产生裂纹。因而 ,要确保原素材量 量 ,加强镍板退火。当镍板 wH ≤5. 9 ×10 - 6时 ,方 可用于冶炼。
7. 原素材的 wP 、wS 较高。P、S 易构成低熔点共 晶 ,降低热加工性 ,增加脆性 ,晶界偏析形成脆化。
8. 硫与镍构成硫化物 Ni3S2 ,它可与 Ni 构成易熔的 共晶体(Ni + Ni3S2 ) ,沿镍的晶界散布 ,引起镍的热 脆。因而 ,炼钢时选用低 wS 的金属铬 ,石灰选用 柴炭烧造的。
9. 同时在电渣锭加热过程中制止火焰 间接喷到电渣锭外表 ,以削减钢锭增硫。
5. 2 冶炼因素的影响 因为 GH3030 为含低 Al、Ti 的镍铬基高温合 金 ,电弧炉或感应炉冶炼时脱氧不良 ,因而应恰当 进步 Mn 含量和掌握适宜的残留 wCa 。
6. 因为 Mn 能够脱氧和脱硫 ,消费中将 Mn 由 0. 30 %进步到
0. 55 % ,同时增加脱氧剂 Ca - Si 块用量 ,由原 1. 3 ～2. 2 kgΠt 进步到 2. 8～3. 4 kgΠt ,使脱氧优良。 电渣冶炼时摘用提纯渣 ,加强对渣料、石棉板 和护锭镍板的烘烤 ,以降低气体和同化含量 ,消弭 电渣锭气孔 ,削减内部裂纹。
5. 3 电渣锭残留 wCa 的影响 经大量的统计阐发可知 ,当电渣锭残留 wCa 在 0. 001 5 %～0. 004 5 %之间 ,裂纹废品起码 ,成 材率更高。
5. 4 锻造工艺的影响 加热温渡过高 ,保温时间过长 ,引起过热或过 烧 ,呈现内部裂纹。
6. 理论证明 , 加热温度超越
1 180 ℃,保温时间超越 5 h ,裂纹废品明显增加。
对锭型较大的钢锭 ,要特殊重视加热速度 ,加热速 度要迟缓 ,保温时间应恰当长一些。
末锻温度偏低由热加工温度偏低引起裂 纹 ,当热加工温度太低 ,如末锻温度 ≤900 ℃时 , GH3030 合金的变形抗力增大 ,塑性降低 ,若陆续 停止变形 ,往往引起裂纹。
在现实消费中 ,开锻温度 ≥1 050 ℃,末锻温 度 ≥900 ℃,呈现角裂及时挖掉 ,能够有效地掌握 裂纹的产生和扩展。同时 ,锻造过程中 ,最后的锤 击应轻 ,锤击面应尽可能小 。因为铸态组织塑性 经 910 ℃淬火 + 610 ℃回火后钢晶粒更藐小、 更平均 ,其组织为回火索氏体 (见图 7) 。
那也就 是说 ,颠末高温回火消弭了贝氏体对钢性能的影 响。可见试造钢的组织完全到达了设想要求。
6 结 论
(1) 试造钢的次要化学成分 C、Si、Mn、Cr、Mo、 B、Al 等的含量别离为 0. 17 %～0. 22 %、0. 26 % ～0. 35 %、1. 16 %～1. 4 %、0. 51 %～0. 56 %、 0. 25 %～0. 26 %、0. 001 2 %～0. 001 8 %、0. 015 %～0. 031 % ,都契合 DNV 和 ABS 对四级锚链钢 的要求。
(2) 三订交流电弧炉冶炼钢的让步强度 (σs ) 、 抗拉强度(σb ) 、延伸率 (δ5 ) 、断面收缩率 (Ψ) 和夏 比 V 型缺口冲击值 ，Akv(0 ℃、- 20 ℃、- 40 ℃) 的 均匀值别离为 866 MPa、930 MPa、13. 3 %、53 %和 118 J 、99 J 、88 J ，完全契合有关标准对四级锚链钢 的要求。
(3) 试造钢通过淬透性试验、同化物阐发和凹凸倍检测表白其淬透性较好 ,组织根本为铁素体 + 珠光体 ,同化物含量也相当少。
(4) 比照试造钢的 3 种冶炼办法(包罗实空感 应炉、实空炉重熔及电炉冶炼) 表白 ,用电弧炉冶 炼完全能够到达 DNV 和 ABS 对四级锚链钢的要 求。
只要严厉掌握原素材成分、冶炼过程和热处 理工艺 ,在工业性试验阶段能够不摘用实空停止 冶炼。