热处理对K445高温合金组织及性能的影响

笑看人生

K445高温合金是一种铸造镍基高温合金，具有良好的综合性能，其主要应用于燃气轮机的三、四级工作叶片。为了满足产品的要求，该合金必须保证有较高的强度、很好的韧性以及抗热腐蚀能力和组织长期稳定性。而高温合金的性能主要决定于它的化学组成和组织结构。当合金成分一定时，热处理工艺对合金的组织影响非常敏感。热处理能改变合金中的相的分布、数量与形态，可改善合金的晶界状态，达到改善合金性能的效果。本课题主要是通过改变固溶温度、固溶时间、固溶冷却速度、时效温度、时效时问、保护气氛等工艺变量，对K445高温合金迸行固溶时效熟处理，并进行显微组织观察和硬度测试，系统地研究了热处理工艺对K445高温合金组织与性能地影响。结果表明：

% @5 g' h5 P6 @8 {. i: T
2 O' e# M% T9 Y( }1 O+ i1K445铸态合金的主要组织为：γ基体，粗大的γ´相，花瓣状的γ＋γ´共晶组织，以及晶界上及晶内的MC碳化物；经过热处理后的K445合金成分偏析程度减轻，粗大的γ´相交得细小而弥散，在晶界上及晶内都分布着一定数量的M23C6及少量的MC碳化物。
! s+ T4 L3 U! G5 d
' L- r: |' r$ t! O% B0 R3 g+ }2在1050℃－1300℃之间，I《445合金硬度随固溶温度的升高先增大，当固溶温度达到1250”C时，合金硬度出现峰值。固溶温度越高，固溶处理时K445合金中的γ´相及二次碳化物溶解的越充分，残余碳化物越少，γ＋γ´共晶在基体中的固过程中，析出的强化相数量多且弥散。K445合金的固溶保温时间过短时，时效后析出的γ´相尺寸偏大，硬度较低；当保温时间为1.5H时，γ´相的析出尺寸减小，合金硬度有所提高。

3K445合金固溶后经空冷的组织中已有少量γ´相析出，并在时效过程中长大，合金硬度略低；而水冷后的合金表面产生了宏观裂纹；固溶冷却方式为油冷热处理后的合金组织和硬度都较为理想。

4时效温度在730℃～880℃范围内，K445高温合金中的γ´强化相、M23C6碳化物及硼化物的数量随时效温度的升高而增加，在880”C析出的数量最多，合金硬度最高；时效温度为920℃时，合金中的部分γ´相聚集长大，合金硬度降低。时效时间为10H时，I《445高温合金中的γ´相的析出量不足，合金硬度较低；当时效时间延长至16H时，合金中析出了充足的细小弥散γ´相，合金硬度达到最高；当时效时间大于20H，γ´相开始聚集长大，合金硬度下降。

$ O& ?# o+ Y) E2 g8 ?5K445合金经过二次时效处理后，硬度与一次时效后相比变化不大，但经过二次时效处理的合金中析出了更多的MZ23C6及MC碳化物，且析出的T，相略有长大并有成筏排状排布的趋势。

6在大气环境下对K445高温合金进行热处理得到γ´相及碳化物尺寸细小，分布均匀、弥散，合金的硬度最高；在氦气环境下对K445高温合金热处理得到的γ´相粗大，且分布不均，热处理后合金硬度的几乎没有提高：K445合金在氩气及真空下的热处理，得到的强化相颗粒也比较细小均匀，硬度较高，但运行成本高，操作工序复杂。