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GH4169G合金鍛件組織性能研究

GH4169 合金是以γ' 和γ'' 為主要強化相的固溶時效強化型鎳基變形高溫合金。該合金元素種類多，合金化程度高，具有強度高、塑性好等良好的綜合性能，長時使用溫度在650℃以下。GH4169G 合金是在GH4169 的基礎上添加適量的P、B 等微量元素而研發的一種改進型變形高溫合金， 它不僅保持了GH4169 原有的力學性能， 還將蠕變和持久性能的使用溫度提高了30℃，達到了680℃。

選用GH4169G 合金試制某發動機高壓前/ 后擋板鍛件。試制以來，該類鍛件由不同供應商進行制造， 在出入廠檢測時均存在不同程度的力學性能和晶粒度不滿足鍛件要求。

試驗與分析討論

缺口周期持久試樣分析

GH4169G 合金缺口周期持久性能對于缺口非常敏感， 缺口的大小對試驗結果有很大影響，首次檢測時缺口周期持久試樣缺口r 小于技術要求，缺口r 越小，應力集中系數越大，在缺口處越易產生疲勞裂紋，降低鍛件缺口周期持久性能。

鍛件全截面高倍組織分析

鍛件全截面組織碳化物、碳氮化物、δ相均符合技術要求，無Laves 相。但組織存在不均勻性，大部分晶粒為8級，少量的6級，以及個別4 級，級差跨度較大，大晶粒的晶界和晶內的δ相相對較少，δ相析出貧化。

討論分析

晶粒越細，晶界越多，對位錯運動的阻礙作用越大；并且晶界上析出一定數量的δ 相，阻礙位錯進一步運動，材料強度增加。同時，更多的晶界能夠使更多的滑移面開動， 使形變更均勻， 可減少裂紋的萌生。晶界強化相δ 為Ni3Nb 相，和主要強化相γ'' 的原子組成相同，δ 相析出時占用了Nb 原子， 因而使δ 相周圍微觀區域γ'' 貧化，形成塑性變形區，可減小局部應力集中。均勻的晶粒大小以及δ 相的析出可減少裂紋的萌生，并可阻止裂紋的進一步擴展。

     在本批鍛件中，從全截面組織可以看出，晶粒大小并不均勻，大晶粒的晶界和晶內的δ 相析出貧化，當施加外界作用力時，晶界強化作用減弱，與外應力作用方向平行的晶界首先產生相對滑動，導致裂紋的萌生，并沿大晶粒晶界擴展，最終導致鍛件高溫持久性能不合格。

結論

（1）GH4169G 合金缺口周期持久性能對缺口非常敏感，缺口的半徑大小對性能有很大影響，試樣缺口的半徑小于技術要求是該批鍛件缺口周期持久性能不合格的主要原因。

（2）該批GH4169G 后擋板鍛件局部存在變形的混晶組織，大晶粒晶界δ 相貧化，是高溫持久性能不合格的原因。

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