热处理工艺对InconelX-750合金的组织和性能的影响研究
Effect of Heat Treatment Process on Microstructure and Properties of Inconel X-750 Alloy
本文以InconelX-750合金为研究对象,采用Thermo-Calc热力学计算、热模拟试验、热处理等研究手段,以及SEM、TEM、XRD、物相分析等分析方法,系统研究了合金元素对平衡析出相的影响规律,热变形特性以及热处理工艺对合金的显微组织和力学性能影响,为InconelX-750合金大型锻件上的应用提供了科学依据和理论基础.具体研究结果如下:(1)研究了合金元素对InconelX-750合金平衡析出相的析出规律的影响.模拟计算后发现:合金中主要的平衡析出相有γ′相、M23C6相以及MC相,合金在非平衡凝固过程中Ti元素发生严重的正偏析;随着Al和Ti元素含量的增加,合金中γ′的最大析出量和最大析出温度升高,Al元素的影响更加显著;随着C含量的增加,MC和M23C6的最大析出量升高;随着Cr元素的增加,M23C6的最大析出温度升高.InconelX-750合金成分优化结果:C:0.030.05%,Al:0.70.9%,Ti:2.002.25%,Nb:0.750.95%,Cr:13.515.5%.(2)研究了InconelX-750合金在0.1S-110S-1、950℃1200℃变形条件下的热变形行为.实验发现:在温度为1100℃和1200℃,应变速率为0.1S-1和1S-1时,合金在热变形过程中可以达到动态平衡,在其余变形条件下,合金在热变形过程中均出现连续的流变软化现象;通过建立合金的热变形本构方程,计算得合金的变形激活能为377.12KJ/mol;基于动态材料模型,建立了合金的热加工图,确定合金热加工区间为:变形温度为1100℃1200℃,应变速率为0.10.223S-1.(3)研究了热处理工艺对InconelX-750合金显微组织和力学性能的影响.随着固溶时间的升高,合金的力学性能基本不变,合金晶粒尺寸略有增大.固溶+水冷和固溶+油冷后,合金内部均无γ′相的析出,时效后均析出细小球形γ′,晶界析出细小的块状M23C6和针状M23C6.固溶+空冷后,合金中析出少量细小球形的γ′,时效后再次析出γ′,一次γ′略有长大.固溶+炉冷后,合金中析出大颗粒立方体形γ′和小颗粒球形γ′,晶界上析出大颗粒块状M23C6,时效后,立方体形γ′颗粒间,析出细小球形γ′,一次γ′无明显变化,晶界碳化物也无明显变化;随着时效温度的升高,γ′相的尺寸一直增大,时效温度从750℃开始,强度急剧下降,时效温度为720℃时,冲击韧性达到极小值.
- 作者：
- 张亚辉
- 学位授予单位：
- 钢铁研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 王立民
- 中图分类号：
- TG132.3；TG156.92
- 关键词：
- InconelX-750合金；平衡析出相；热变形行为；γ'；碳化物
- Inconel X-750 aloy; equilibrium precipitation phase; hot deformation behavior; γ'; carbide;