GH1140管材熱擠壓工藝及組織性能

GH1140高溫合金是在高溫下能承受一定壓力并具有抗氧化和抗腐蝕能力的合金.GH1140的使用溫度在550 ~ 1000℃,用于制造航空﹑航天、燃汽輪機及其它工業用的一般承力部件(渦輪葉片除外)和鍛件毛坯零件,以及航空導管及其它航空零件用的各種無縫管等.在低溫和700℃以下具有高的屈服強度、拉伸強度和持久強度,在650 ~760℃具有良好的塑性".

高溫合金是廣泛應用于航空,航天飛行器﹑艦船,發電、火箭發動機核反應堆、機車以及石油化工等工業中能源轉化裝置關鍵部件的材料.本世紀四十年代初期,隨著燃氣輪機的出現,推動了高溫合金的發展.四十多年來已經發展出一系列高溫合金,其使用溫度已由650℃發展到1100℃。

對高溫合金性能要求,總的來說必須具有良好的熱穩定性,熱強性和使用條件下的長期組織穩定性.因此,必須根據不同的使用要求,合理選擇基體,審慎進行合金化,并通過一定的工藝和熱處理制度得到必要的組織和性能.

擠壓加工有許多突出的優點:降低原材料的消耗;與采用鉆孔制坯相比生產率可大幅度提高;在擠壓變形后,金屬材料的晶粒組織更加致密,具有很好的流線分布;由于擠壓成形時纖維組織不破壞,使擠壓件的強度明顯提高.由于擠壓可節省材料和提高效率,因此必然降低生產成本.

擠壓時摩擦力的影響明顯,因此擠壓時擠壓變形力較大,模具壽命較短.為了減輕擠壓時摩擦,必須采用合理的潤滑劑和合理的模具結構.要求潤滑劑具有以下特點:對工具與變形金屬表面有較強的粘附能力、有適當粘度,對工具及變形金屬有一定化學穩定性﹑燃后殘留物少、對人體無害,成本低,易于清洗等.對于模具材料一般要求在工作條件下具有良好的綜合機械性能﹑組織穩定性、抗冷、熱疲勞性、工藝性能以及冶金質量等.

擠壓設備采用600t立式擠壓機.GH1140在室溫下性能:o, ≥650MPa ;6 = 35% .GH1140材料成分(%)見表1.擠壓坯料外徑D。= 85mm,內徑D.= 22mm,高度L= 200mm.圖1為擠壓模具示意圖與擠壓坯料.

擠壓工藝參數

擠壓生產中,坯料溫度、模具預熱溫度﹑潤滑方式.擠壓速度.擠壓比等都是重要的工藝參數.

當壞料溫度升高時,金屬的屈服強度降低,可以實現較大的塑性變形量,因此在一無的分壓力下,可達到的擠壓比便可增大.著在絕熱認岔上0壓,因變形功轉換為熱能,所以擠壓干生EH文一升高.毛坯的加熱溫度或擠壓速度愈高,金禹不o生過熱,并可達到的擠壓比就愈小.為了減輕坯料溫度的降低,以有利于材料塑性流動性能,必撰劉模具進行預熱.由于坯料與模具的接觸面枳牧大;變形時間較長,考慮到模具強度,選取模具的壩熱溫度350 ~ 500℃.高溫合金擠壓時,為了減輕外科與擠壓筒及凹模之間的摩擦,防止粘模,降低擘撩力,有利于金屬流動,必須采用潤滑劑,同時潤滑劑還可以起到隔熱作用,從而提高模具壽命.潤T劑采用玻璃潤滑劑.高溫合金擠壓時必須嚴格控制變形速度．當擠壓速度低到某種程度時,擠壓毛坯產生的變形熱就不會使毛坯溫度升高.參考有關文獻,結合管材擠壓時的具體變形特點及工藝特征,確定了高溫合金GH1140管材擠壓時的工藝參數,即擠壓加工時坯料溫度、模具預熱溫度、潤滑方式.擠壓速度﹑擠壓比等工藝參數,見表2.

(1）高溫合金GH1140管材擠壓成型時,坯料溫度及模具預熱溫度必須控制在合適的范圍內，必須采用合理潤滑劑,坯料溫度范圍在1 100 ~1 140℃,模具預熱溫度范圍350 ~ 500℃ ;

(2）擠壓后管材的晶粒分布均勻,除了在內表面上具有一薄層的晶粒分布不均勻外,其余部分晶粒分布均勻,且為等軸細晶粒;

(3）在擠壓管坯的后續軋制加工之前,必須將管坯的內表面進行處理,使消除內表面上晶粒分布不均勻的薄層,即可達到加工精度.