GH4169合金被稱為高溫合金“性能之王”，在深冷和高溫條件下均得到極其廣泛應用。我國于70年代開始研制該合金，目前國內(nèi)對GH4169合金的研發(fā)逐漸深入，其中如何獲得細小均勻的晶粒組織是一個重點方向?？蒲腥藛T主要研究GH4169合金4500t壓機鍛造開坯和18MN徑鍛成材工藝及其新鍛造工藝對合金晶粒尺寸的影響。
某公司供某航空廠的GH4169合金棒材出現(xiàn)了2爐晶粒度用戶復檢不合格現(xiàn)象，具體情況：規(guī)格Ф180mm，工藝路線為真空+自耗+鍛造，晶粒度問題為棒材中心晶粒度1～2（0）級60%，3～4級40%/1～2級40%，3～4級60%。經(jīng)分析棒材心部出現(xiàn)粗晶（混晶）現(xiàn)象的原因：
（1）原始晶粒組織粗大。
（2）棒材心部粗晶組織未得到充分破碎。
GH4169合金棒材原標準要求晶粒度細于4級，而目前我國開發(fā)的新機如“大運”用棒材要求晶粒度細于6級，傳統(tǒng)工藝已無法滿足GH4169合金新機材料對晶粒度的要求，必須對GH4169合金生產(chǎn)工藝特別是鍛造工藝進行改進。
GH4169合金的固溶溫度較低（950℃～980℃），處于再結晶溫度（930℃～940℃）與聚集再結晶溫度（980℃，晶粒開始長大溫度）之間，熱加工工藝的操作好壞基本決定了合金的組織和性能。根據(jù)GH4169合金不同溫度下的GLEEBLE試驗結果可知，GH4169合金鍛造在900℃～1080℃溫度范圍內(nèi)面縮率達到50%以上，該溫度范圍可以認為是鍛造塑性區(qū)，在970℃～1040℃面縮率達到65%的峰值，該溫度可以認為是最佳塑性溫度區(qū)。而徑鍛過程GH4169合金的溫度效應體現(xiàn)為，棒材心部升溫在20℃～30℃，表面溫度在開鍛溫度上下波動，溫度下降很小。GH4169合金相形貌控制是該合金終鍛溫度控制的關鍵，GH4169合金的終鍛溫度最佳控制范圍是930℃±10℃。單向拔長和采用兩次鐓拔拔長晶粒組織對比照片可知，反復鐓拔對鋼錠的組織破碎和棒材組織性能一致性十分有利。利用流函數(shù)法對鍛透性進行了解析，認為徑鍛過程當L/D（L為每打擊一次坯料的壓下量，D為棒材直徑）小于某一值時，鍛件就鍛不透。GFM精鍛機三維成型鍛透性數(shù)值模擬研究認為，當心部的等效應變值大于0.2時，坯料方可被鍛透。科研人員在研究徑鍛工藝時也都提出在大變形量后要增加一個道次給回復—再結晶一個時間的結論。
根據(jù)要求試驗了控制4級晶粒組織的新工藝：Ф508mm自耗錠采用兩鐓兩拔工藝在4500噸壓機開坯+18MN徑鍛成材。
控制6級晶粒組織的新工藝：冶煉過程控制Ф508mm自耗錠長度1400mm左右，采用三鐓兩拔工藝在4500噸壓機開坯+18MN徑鍛成材，成材規(guī)格Ф250mm（車光）。值得一提的是整個鍛造過程都采用軟包套，包套采用內(nèi)層保溫棉外層玻璃絲布的手段，壓機開坯時包套作用顯著。研究結果表明：
（1）GH4169合金棒材晶粒度不合格的根本原因是鍛造過程采用單向拔長工藝，導致棒材變形量偏小、動態(tài)再結晶不充分引起的。
（2）GH4169合金鍛造過程應嚴格控制變形溫度，包括開坯溫度、徑鍛溫度、終鍛溫度。
（3）GH4169合金鍛造開坯采用兩鐓兩拔+拔長工藝，火次變形量控制在40%～50%。徑鍛成型時宜采用較小的錘擊頻率，較大的壓下量變形，最后道次要控制成型及終鍛溫度。
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