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固溶溫度對20cr無縫管組織與性能的影響

發表時間:2018/7/9 16:17:35 【   

固溶溫度對20cr無縫管組織與性能的影響

 

 

 20cr無縫管是美國Timet公司在20世紀60年代開發出的一種高Mo含量的高溫鈦合金,使用溫度在420℃左右。該合金在固溶時效或雙重退火后的低周疲勞強度明顯高于相應的20cr無縫管,同時具有較高的高溫蠕變強度和瞬時強度,可制造中、高功率壓氣機盤件和葉片。由于20cr無縫管中含有6%的強β穩定化元素Mo,使得合金的力學性能與熱處理制度非常敏感,但20cr無縫管熱處理方面的研究報道較少,尤其是國內公開文獻報道更少。因此,研究不同固溶時效熱處理制度對合金顯微組織和力學性能的影響顯得異常重要??蒲腥嗽蓖ü芯喀?00mm棒材在不同熱處理制度下的顯微組織和力學性能的變化規律,為20cr無縫管的工程化應用提供理論依據。
  試驗材料為經3次真空自耗電弧爐熔煉制備的20cr無縫管,其化學成份符合標準AMS4981和GB/T3620.1-2007《無縫管牌號和化學成分》的要求。用金相法測得該鑄錠的(α+β)/β相變點為955~960℃。鑄錠經開坯鍛造,最終鍛造成Φ200mm棒材,棒材的鍛態(R態)組織為典型的等軸組織。從棒材本體上切取試樣毛坯,對其進行固溶時效處理,固溶溫度為860、880、900、915、925和935℃,保溫2h,空冷。時效溫度為593℃,保溫8h,空冷。然后按照ASTM E 8/E8M測試室溫拉伸性能,按照ASTM E21測試427℃高溫拉伸性能,按照ASTM E139測試蠕變性能(427℃×655MPa×35h,測試此條件下的殘余變形量,標準要求≤0.2%),并利用LEICA MEF4A倒立金相顯微鏡和SUPRATM55型掃描電子顯微鏡進行顯微組織觀察和分析。試驗結果表明:
 ?。?)固溶溫度在860~900℃時,顯微組織為典型的等軸組織,當固溶溫度高于915℃時,初生α相含量明顯下降,顯微組織呈雙態組織。固溶溫度的變化對初生α相的尺寸幾乎沒有影響。20cr無縫管次生α相的含量隨著固溶溫度的提高顯著增加,其尺寸明顯增長變寬。
 ?。?)經860~900℃固溶處理,合金的室溫和高溫拉伸強度均變化不大。當固溶溫度高于915℃時,室溫和高溫拉伸強度均不斷降低,塑性反之,且20cr無縫管的高溫塑性的提高幅度明顯大于室溫塑性。隨著固溶溫度的升高,蠕變性能逐漸提高。


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