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终锻温度的确定
和其他锻造工艺参数一样，终锻温度对高温合金锻件的组织、晶粒度和机械性能均有很大的影响。高温合金的终锻温度主要受再结晶温度的限制。如前所述，当终锻温度低于其再结晶开始温度时，除了使合金塑性下降、变形抗力增大之外，还会引起不均匀变形并获得不均匀的晶粒组织。合金的再结晶开始温度与变形量有关，几种常用高温合金的再结晶开始温度见表9所示。铁基高温合金的终锻温度一般在900～1000℃范围内变动；镍基高温合金的再结晶温度更高，其终锻温度通常在950～1050℃范围内变动。
表9 高温合金的再结晶开始温度
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合金牌号 |
不同变形程度下的再结晶开始温度/℃ |
|
6% |
10% |
20% |
40% |
|
GH2132
GH2135
GH4033
GH4037
GH4049 |
＞1100 |
1000
1050
1000
1100
1100 |
900～950
950
950
1000
1050 |
850
900
900
950
1020 |
需要指出的是，在允许的范围内，适当降低终锻温度并加大变形量，则可得到较为细小的晶粒。并且，r′相的溶解度、r′相质点的大小和胞状位错网络结构等都与终锻温度有关。位错网络起着再结晶晶核的作用。例如，GH738合金在1060℃终锻时，合金中既不含有大的r′相区域，也不含有位错，而在900℃终锻时，合金中则可观察到胞状位错网络。前者要在1040℃加热4h才能完成静态再结晶，而后者则在1030℃加热3h完成了再结晶。由于组织不同，后者的屈服强度比前者高140MPa。试验结果表明，终锻温度对拉伸强度指标影响大，变形量的影响次之；变形量对拉伸塑性指标的影响大，终锻温度的影响次之。终锻温度对GH4169合金持久性能的影响见表10，当终变形程度为25%时，终变形温度控制在900～955℃可消除缺口敏感性，而终变形温度提高，会使合金的晶粒变得不均匀并降低其塑性，结果导致缺口敏感。
表10 终变形量为25%时GH4169合金的终变形温度对其持久性能的影响
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终变形温度/℃ |
晶粒 |
650℃、应力700MPa时的持久性能 |
备注 |
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ASTM晶粒度 |
所占比例 |
光滑 |
缺口 |
|
τ/h |
δ/(%) |
ψ/(%) |
τ/h |
|
1120
1065
1010
955
900 |
0.5,4.5,6.5,9
8,3
4.5,9
6,7,2
9.5 |
2:3:4:1
7:3
9.5:0.5
2:2:6
1 |
193.5
274.5
193.3
121.3
48.0 |
3
7
11
13
33 |
6.5
9.0
16.0
22.0
53.5 |
16.2
55.1
123.9
131.4
426.2 |
缺口敏感
缺口敏感 |
注：标准热处理：955℃，1h，空冷+720℃，8h，炉冷（38℃/h）至620℃，8h，空冷
表11 列出国产高温合金的锻造温度范围，以供参考。
表11 高温合金锻造温度和加热规范
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合金牌号 |
锻造温度/℃ |
预热 |
加热 |
|
始锻 |
终锻 |
温度≤℃ |
保温时间min·mm-1 |
温度/℃ |
保温时间min·mm-1 |
|
铁基合金 |
GH13，GH27，GH161，GH136
GH14，GH1015，GH1016，GH1040
GH38，GH138
GH2018
GH19，GH34
GH1035，GH1131，GH1140
GH2036
GH2135
GH78
GH95，GH2130
GH2132，GH2302
GH761
GH984
GH167，GH189，GH901 |
1100
1150
1100
1140
1150
1100
1180
1120
1100
1100
1100
1100
1130
1120 |
900
900
900
900
850
900
980
950
900
950
950
950
900
950 |
750
750
750
750
800
750
800
750
750
750
750
750
750
750 |
0.6～0.8 |
1130
1170
1130
1160
1170
1130
1200
1140
1130
1130
1130
1130
1150
1140 |
0.4～0.8 |
|
镍基合金 |
GH17，GH3030，GH3039，GH3128
GH22，GH333
GH32，GH163，GH170
GH4033
GH4133，GH698
GH4037，GH4049，GH143，GH220
GH146
GH4043，GH3044，GH50，GH151
GH80，GH141
GH118，GH710
GH145
GH4169
GH738 |
1160
1160
1120
1150
1160
1160
1150
1180
1140
1110
1160
1120
1150 |
900
950
950
980
1000
1050
1000
1050
1000
1000
850
950
1050 |
800
750
800
800
800
750
750
800
750
750
750
750
750 |
0.6～0.8 |
1180
1180
1140
1170
1180
1180
1170
1200
1160
1130
1180
1120
1170 |
0.4～0.8 |
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