时效处理制度的确定
2014-3-13
高温合金的时效温度通常选定在改合金的使用温度附近，以使合金的组织在使用过程中稳定，特别是希望γˊ相的尺寸、大小和数量基本保持稳定。如果时效温度远远高于使用温度，那么在零件使用过程中γˊ（或γ〞相）会进一步析出，作为一种应力时效，析出相的数量增多，从而会改变合金的力学性能；如果时效温度远远低于使用温度，主要强化相在使用过程中会聚集长大，从而会降低合金的强度。而合金的使用温度主要取决于合金的化学成分，特别是Al+Ti含量，因为合金元素的含量愈高，γˊ相的溶解温度愈高，所以使用温度就会更高。
作者等研究了定向凝固高温合金DZ417G时效处理温度的影响。固溶处理制度为1220℃，4h，空冷，时效处理温度为900℃、950℃、980℃和1020℃，时效时间均为16h。力学性能测试结果表明，时效处理温度对室温拉伸性能没有明显影响。但980℃时效使900℃瞬时拉伸塑性最佳。从铸态的18%增加到28%。而屈服强度有一定提高，见图37-23.时效处理温度对持久时间和延伸率的影响最明显，见表37-10.可以看出，980℃时效处理后持久时间最长，持久塑性最佳。因此，从综合力学性能考虑，确定DZ417G时效处理为980℃，而这一温度正好与DZ417G合金的使用温度相同。
表37-10 时效温度对760℃/725MPa持久性能影响
|
时效温度 |
铸态 |
900℃ |
950℃ |
980℃ |
1020℃ |
|
τf/h |
76.5 |
11 |
51.5 |
139.5 |
7 |
|
δ/% |
18 |
5 |
9 |
21 |
12 |
一些用作涡轮叶片的高温合金的使用温度与时效温度的关系见表37-11、可见高温合金的使用温度与时效温度基本一致，同时时效温度和使用温度随合金化程度的提高而升高。但也有一些高温合金的时效温度高于或低于使用温度50~100℃左右。
表37-11 一些合金的时效温度和使用温度
|
合金 |
Cr |
Ni |
W |
Mo |
Nb (Ta) |
Co |
Al |
Ti |
时效温度 /℃ |
使用温度 /℃ |
|
GH2135 |
15 |
35 |
2 |
2 |
- |
- |
2.5 |
2.3 |
700 |
700 |
|
GH4033 |
21 |
余 |
- |
- |
- |
- |
0.8 |
2.6 |
750 |
700-750 |
|
GH4037 |
15 |
余 |
6 |
3 |
- |
- |
2.0 |
2.0 |
800 |
800-850 |
|
GH413 |
15 |
余 |
- |
3 |
- |
- |
2.6 |
2.0 |
850 |
850 |
|
K444 |
16 |
余 |
5 |
2 |
0.2 |
10 |
3.0 |
4.5 |
850 |
900 |
|
K409 |
8 |
余 |
- |
6.0 |
(4.0) |
10 |
6.0 |
1.0 |
900 |
950 |
|
DZ417G |
9 |
余 |
- |
3 |
- |
10 |
5.0 |
4.5 |
980 |
980 |
时效处理的时间通常为两个工作时间，即16h。也有一些合金为三个工作时间，即24h，如GH2761合金，最终时效为750℃、24h、空冷。也有采用四个工作时间的，如DZ404、DZ422、DD403和DD406合金的时效制度均为870℃，32h，空冷等等。
时效处理的冷却速度通常都是空冷。升温速度没有十分严格的要求。