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高温合金锻造方法总结
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2023.04.01 陕西

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      高温合金又称耐热合金,是具有高的抗腐蚀,抗高温和高温强度的近代尖端材料之一。

01

高温合金的类型
      根据合金中所含金属成分可分为铁基合金和镍基合金。以铁元素为基体,加入其他合金元素的耐热钢为铁基高温合金,该铁基高温合金又按其正火后的组织分为珠光体型、马氏体型和奥氏体型的三种基本体型。以镍元素为基体,加入其他合金元素的而热钢为镍基高温合金,其基体组织为奥氏体。
     另外还有钴基合金、铬基合金和铜基合金。它们的热稳定性好,使用温度可达1000℃以上,但是塑性差,难成形。

02

高温合金的锻造
    由于高温合金不发生相变,因此,锻件的晶粒大小取决于锻造变形程度。而高温合金的临界变形程度范围较广,可在 0.5%~20%之间,因此,每次的变形程度不能低于临界变形程度。由于高温合金的塑性低,则需采取相应的措施才能得到所要求的变形量而不开裂:高温合金的变形抗力大、锻造温度范围窄、再结晶速度缓慢和低温导热性较低。因此,锻造时必须了解下列工艺原则:
(1)下料
    坯料直径小于25mm用剪切下料;坯料直径大于25mm可用砂轮切割和机械加工方法下料。由于砂轮切割时热量无法扩散而产生热应力,并与以后的加热温度产生综合作用,使坯料两端产生裂纹,因此,不宜大量使用。所以为满足锻造工艺要求,一般常采用机械加工方法下料。
(2)加热
    高温合金对加热条件要求较高,其加热规范和锻造温度见下表。

(3)锻造

     无论采用拔长还是镦粗,模型锻造时,都必须堂握以下工艺特点和要求:
     ①拔长须采用上、下V形砧拔长,对部分塑性较低的高温合金锭料要采用上、下半圆弧砧拔长,改善材料受力状态,以减少裂纹的产生。采用钢锭拔长时开始应轻击,砧边缘应有较大的圆角半径。当水压机压下量为30~50mm时便可重击,增大变形量,运用宽砧大进给量的拔长,促使锻件锻透和变形的均匀性。在塑性允许的情况下,可采用平砧按方一矩形一方的变形方案来锻造。
     ②镦粗时为达到变形均匀,可使用涂有玻璃润滑剂的纸,垫在镦粗坯料的两端;对D/H较大的锻件采用叠锻,运用碳钢做软垫,垫在锻件两端。镦锻过程中可休息5~15s,使坯料消除部分加工硬化,提高塑性。
    高温合金最后一次镦粗的制坯模膛、顶锻模膛及终锻模膛应分别设置,而且每一工步都要预先加热坯料来满足锻造温度的要求。模具要预热至250~300℃。为使变形均匀,模具表面光洁,可采用合适的润滑剂(如石墨胶体、玻璃润滑剂等)。
03

锻后冷却
      属于高温合金的锻件,锻后冷却方法可参照自由锻锻件的冷却方法进行。
      镍基合金锻后一般采用空冷以防止热裂。但有时也要求快速冷却,以防止硬化合金的沉淀。当锻造在相当低的温度下进行时,残余应力会引起冷却开裂,此时就需在快冷前,先加热到能到消除这种应力的温度,然后再冷却。将锻件在锻后及时放入高于合金再结晶温度50~100℃的炉中进行保温5~7min,最后空冷,这样处理的锻件晶粒度均匀。

   


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