變形高溫合金的特點是熱加工塑性好和變形抗力低,可從化學(xué)成分和組織兩方面行分析。
變形高溫合金的合金化程度,與鑄造高溫合金比較,- -般要低很多。對于鎳基高溫合金,合金化元素的總量在45%左右是可以熱加工變形的最高含量。U720Li和GH4710合金,均是難變形高溫合金,屬變形和鑄造邊緣合金。前者是變形合金和粉末合金的兩用合金,而后者相當(dāng)于國外Udime710合金,是-一個鑄、鍛兩用合金,它們的合金元素的總量在43% ~ 45%范圍。而所有的鎳基和鐵基變形高溫合金的合金元素總含量- -般都明 顯低于這-數(shù)值,因而熱加工性能較鑄造合金良好,可以加工變形成材。但對合金化程度很高的邊緣合金,如GH4710 和GH4220等,熱加工溫度范圍只100C左右,而且終止變形溫度高,允許的最大變形量較小,已屬難變形材料。對于沉淀強(qiáng)化型合金,還取決于合金中的y相形成元素的含量,只有當(dāng)y相形成元素的含量之和小于8.0%時,合金才具有可鍛性。如果y相形成元素含量高于此值,則合金元素的總量在34%以上就不可熱加工成形了。合金化程度不斷增加,會使高溫合金的熔點不斷降低,合金熔點的降低,必然導(dǎo)致熱加工溫度上限的降低,使熱加工溫度范圍隨著合金強(qiáng)化水平的提高而明顯變窄。
幾種變形鎳基高溫合金的主要元素含量及γ相數(shù)量(%)
鎳基高溫合金的熔點隨合金元素含量之和的變化
合金化程度的不斷提高,還使高溫合金再結(jié)晶溫度不斷提高,由于熱加工是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行,所以再結(jié)晶溫度的提高,必將提高熱加工溫度的下限溫度,進(jìn)-步縮小熱加工溫度范圍,例如GH2135合金初熔溫度為1315C,而再結(jié)晶溫度為1050C國。如果僅從這兩方面考慮,熱加工溫度范圍有265"C的利用空間。而K417鑄造鎳基合金的初熔溫度為1281C,它的再結(jié)晶溫度在1200"C左右,如此窄的溫度范圍,使合金實際上不可能進(jìn)行熱加工。合金化程度的不斷提高,還會不斷增加凝固偏析,使枝晶軸和枝晶間區(qū)域成分差別大,必然造成兩區(qū)域間初熔溫度和再結(jié)晶的溫度不同,造成熱加工變形塑性和變形抗力的差異,使熱加工性能惡化,當(dāng)合金元素總量超過某-數(shù)值,例如.上述的45%,則不可能進(jìn)行熱加工。因此,由于高溫合金不斷提高強(qiáng)度,不斷提高使用溫度,就需要不斷增加合金元素的含量,提高合金化程度,而這就造成熔點不斷降低,再結(jié)晶溫度不斷提高,凝固偏析不斷加重,使熱加工變形性能愈來愈差,當(dāng)合金元素含量超過某-臨界值,就不能熱加工成形了。對鎳基高溫合金,這-臨界值約45%。如果y相形成元素之和在8%以上,則合金元素的總含量高于38%就不可能熱變形了。所以變形鎳基高溫合金的合金元素總量都比鑄造鎳基高溫合金要低。同樣,對于鐵基高溫合金和鈷基高溫合金也有類似趨勢。
變形的最高含量。U720Li和GH4710合金,均是難變形高溫合金,屬變形和鑄造邊緣
合金。前者是變形合金和粉末合金的兩用合金,而后者相當(dāng)于國外Udime710合金,
是-一個鑄、鍛兩用合金,它們的合金元素的總量在43% ~ 45%范圍。而所有的鎳基和
鐵基變形高溫合金的合金元素總含量- -般都明 顯低于這-數(shù)值,因而熱加工性能較鑄
造合金良好,可以加工變形成材。但對合金化程度很高的邊緣合金,如GH4710 和
GH4220等,熱加工溫度范圍只有100C左右,而且終止變形溫度高,允許的最大變形
量較小,已屬難變形材料。對于沉淀強(qiáng)化型合金,還取決于合金中的y相形成元素的
含量,只有當(dāng)y相形成元素的含量之和小于8.0%時,合金才具有可鍛性。如果y相形
成元素含量高于此值,則合金元素的總量在34%以上就不可熱加工成形了。
合金化程度不斷增加,會使高溫合金的熔點不斷降低,從表43-2可以看出這一趨
勢。合金熔點的降低,必然導(dǎo)致熱加工溫度上限的降低,使熱加工溫度范圍隨著合金